石油化工行业流量仪表选型初探

摘要：结合作者多年从事石化行业流量仪表应用的实践，阐述了流量计选型的基本原则与方法,并对诸如地下大口径流量测量、小流量低压瓦斯流量测量以及液化石油气的流量测量等难以解决的问题,提出了较为实用的选型技术。
0引言
　　石化行业流体的种类较多,主要有蒸汽、新鲜水、软化水、风(净化风、非净化风)、氢气、氮气、二氧化碳气体、污水(包括含硫污水、含油污水、生活污水等);在石化原料和产品方面,主要有瓦斯(包括压力小于0.1MPa的低压瓦斯、高压瓦斯)、石脑油、液化油、轻烃(丙烯、丁烯、丁烷、丁二烯、戊烷等)汽油、柴油、煤油、腊油、渣油。输送流体的管线粗细差别又很大(DN15~DN300)。流体的物理性质(如温度、压力、密度粘度等)和化学性质(如腐蚀性)差异也很大，同时流量范围波动较大。没有哪--种流量计能够全部覆盖上述各种情况。根据经验,要实现流量的准确和可靠的测量,流量仪表的选型即是第--关，也是最重要的--关。当然,还有流量仪表正确安装、精心维护的问题，但选型正确与否是至关重要的。
　　下面针对上述石化行业流量测量的实际情况,并结合自己十几年来在流量仪表选型应用中的经验和教训,谈谈个人看法。
1流量仪表选型原则和步骤
①石化行业首先要考虑仪表的防爆性能要满足现场要求,不仅要考虑流量计本身的防爆性能，还要从整个测量系统进行考虑。这是关系到安全使用的重大问题,万万不可忽视。
②摸清被测流体的工艺条件,包括:流量范围(最大正常、最小);允许压力损失;操作温度、压力、密度、粘度、饱和蒸汽压(针对有些容易气化的液体);腐蚀性;含杂质情况;工艺对测量不确定度的要求。
③流量仪表的技术选型。根据上述两点并结合以往使用中的经验选择技术指标满足工艺要求的流量计。
④性能、价格比。现在是市场经济,企业投资要考虑成本。因此,对流量计选型中不仅要考虑技术上的适用性,同时要考虑投资的经济性。在满足技术要求的前提下,首先不要盲目提高测量精度,精度的提高需要靠投资的增加来满足;第二是国产流量计和进口流量计的比较,要经过质量、寿命、维护量投资等多方面的比较才能确定,绝不是有国产的就不用进口的那么简单,有些情况用国产的并不一定就节约投资。
2石化行业实例
2.1水的大流量测量
　　石化行业中新水和循环水用量较大,因此管径较.粗(一般为DN400~DN1000),而且在北方为解决冬季防冻问题,大多数管线埋于地下,对于老厂来讲,旧管线多。针对这种情况,我们解决的办法是采用外卡式超声流量计进行测量。它的优点是:
①安装方便,不用切断管线,在不停产断流的情况下既可安装。
②换能器位于井下,甚至浸于水中(浸人深度不超过3m)也能正常工作,这是其它多数流量计无法相比的。.
③维护量小。根据我们的经验,每年检查一次换能器与管线结合情况(包括位置是否有移动,耦合剂是否充满等)即可满足测量要求。
④从经济性上讲,它更适用于大口径管线的流量测量，因为超声流量计的价格基本与口径无关。从投资的角度与其它流量计相比,大口径就更为经济。但它也有不足之处,就是测量精度不是很高,一般为+1.0%~+2.0%,就新水和循环水的测量来讲,也足以满足。再有从一次性投资上,它与电磁流量计等相比，测量口径应该在DN200以上才能体现出经济性来。当然口径大于DN500,那它的经济性就更明显了。我公司目前在新水和循环水流量测量中,口径在DN200以上的管线,基本上使用的都是超声流量计,大.约有30几套。我们使用超声流量计是从1989年开始的。从十多年的使用经验上看，效果还是很好的,特别是随着单片机技术在超声流量计变送器中的应用,现在可以采用直接测量时差结果来测量,大大提高了测量精度和测量的稳定性。
⑤对于结垢严重或管线外皮腐蚀严重的水管线，采用超声流量计测量时,信号稳定性不好,建议采用插人式电磁流量计。
2.2小流量瓦斯测t
　　石化行业中瓦斯气体流量测量也是较难解决的问题,特别是低压、低流速瓦斯流量的测量,原来我们采用孔板流量计或涡轮流量计进行测量,因流速低,影响测量精度,采用缩径提高流速,但又受压损限制。后来采用气体涡轮流量计进行测量,并配压力补偿,经过近3年的实.践,使用效果很好,仪表每年拆下标定,精度变化不大。涡轮压损小、灵活,低流速对它的使用寿命影响不大。对于管径大于DN150的低流速瓦斯流量测量,采用热式气体质量流量计,应用效果也较好。
2.3液化油及轻烃流测量t
　　液化油和轻烃(主要有丙烯、丁烯、丁二烯、戊烷)的流量测量，要想做到高精度(体积+0.5%)也是比较难的。孔板测量肯定达不到的。这里关键难以解决的问题有两点,首先是这类流体的气化问题,它造成流体气、液两相,就是用价格比较贵的进口质量流量计也难以解决此问题,特别是对于间断输送的情况，更易产生气化现象;第二是该类液体自润滑性非常差,普通的容积式仪表和祸轮流量计测量该流体,轴与轴承之间的磨损非常严重,造成仪表寿命短,故障率高,维护难。在仪表选型上,80年代质量流量计在国内不普及时,我们试用过齿轮流量计、罗茨流量计、国产石墨轴承的涡轮流量计,使用效果非常不好,平均故障时间为2个月,平均寿命(主要是转子和轴承部分)为半年。从实践经验上看,采用涡轮流量计不失为测量液化油和轻烃类流体一种比较经济实用的方案,并且它测量这类介质的压损约是质量流量计的十分之一,节能效果明显。但选型时必须注意所选涡轮流量计轴和轴承的材质,最好是碳化钨轴,人造宝石轴承,能确保其耐磨性。如果经济条件允许,目前采用质量流量计还是优于涡轮流量计。再就是如何防止流体因低于饱合蒸汽压而产生气化的问题,此问题也是不容忽视的。
　　二催化产液化油直接送大分馏进料,多年来该表测量的累计量总是比大分馏进料量大4%~6%。1999年,我们对二催化出装置流量计处的液体压力和温度进行实地测量,然后再计算该流体的饱合蒸汽压,发现实际工况不能满足此饱和蒸汽压要求,部分液体气化变成气相,造成测量值比实际值偏高。检查工艺流程,发现液化油回流罐液位串级调节回路中内环流量调节阀在该流量计前,为了使回流罐液位相对稳定,内环流量调节阀频繁开关,使得阀后压力波动较大,并伴有气蚀现象,造成气、液两相。1999年4月份大修中,我们将该表移至调节阀前,效果明显，流量计测量准确,基本上与大分馏进料量相一致。间断送量也容易因收方排空收油造成系统压力下降,产生气化现象。解决办法是在流量计后加自力式调节阀,以保证流量计背压高于液体饱合蒸汽压1.5~2倍,效果也很好。
2.4汽油煤油、柴油流测t
　　汽油、煤油、柴油三大油品是石化行业的主要成品,它的计量准确与否直接影响到企业的经济效益。原来采用的是腰轮和齿轮流量计，测量精度低(一般为+0.5%),故障率较高,而且远传发信不可靠,近3年来,逐步进行了改造,DN100以下管线多采用质量流量计,与前者相比具有不用测温、测密度进行换算,直接得到质量、流量，而且质量测量精度优于0.2%,DN150以上管线采用金属刮板流量计,与腰轮和齿轮流量计相比，虽然同为容积式仪表,但其体积小、重量轻、测量精度高(优于0.2%),而且故障率低,在近3年使用中，只发生过两次小的故障。
2.5蒸汽流量测量
　　目前我们应用较多的还是标准孔板测量元件,它的优点是稳定性好、可靠性高,但范围度(量程比)太窄(3:1),在北方冬季和夏季的蒸汽负荷变化较大,因此改量程很不方便,前几年试用过几台涡街流量计,但由于企业都是过热蒸汽,涡街的敏感元件长期受热老化得比较快,最长的使用时间约为1年,同时它的抗震性不好,输出脉冲时常乱跳,造成虚假测量值。2000年我们试用2台内藏文丘利节流元件，效果较好,它的一-次测量元件的范围度可以达到1:8,再配合流量变送器的量程比,基本可以满足冬季、夏季蒸汽负荷变化的要求。
我们流量仪表的实际选型应用情况列于表1。

注:流量计总台数为567台。其中孔板、罗茨、齿轮等流量计应用比例较大,是由于历史原因造成的。如前所述,我们目前正在分批、分期的加以更新改造,以满足企业计量管理的要求。
3对流量计二次仪表发展方向的一些看法
　　目前单片机技术已经广泛应用于二次显示累计仪表,这为二次仪表功能的扩展提供了一个开放性开发平台,硬件已趋成熟,关键在于软件的开发。
　　过去常规的二次显示累计仪表,只能显示瞬时流量和累计流量,运算也只能是简单的加臧、乘、除,开方运算。而单片机的应用,使二次仪表变成了1台计算机,可以进行比较复杂的运算。同时,它的存储量越来越大,便于将-些补偿运算的表格放于其中。所以笔者认为,应该针对比较典型的流体,例如蒸汽、各种油品、各种气体,根据国家或行业标准给出温度、压力、密度补偿公式或表格,开发出通用的软件,并便其模块化，装人二次仪表软件中，同时将流量计的标定曲线分段装人二次仪表软件中,这样就能充分发挥智能仪表的功能,在不增加硬件的情况下,提高流量计的测量精度。
　　再有就是发挥智能二次仪表的通信功能,实现联网的数据在线实时采集和自动报表。
　　我们在这方面做了一些尝试,效果比较明显。目前我公司用于各生产装置进出物料和能源,以及对外交接的计量仪表都已实现联网和数据的自动实时采集,包括原油上岸、成晶油下海装船流量计在内,实际采集点数为500点左右,实现自动实时采集后,节省了大量人力,避免了人工抄表可能产生的误差,提高了工作效率。同时该数据打包后,通过公司管理局城网,每天都能及时提供给生产调度处、计划处和主管经理,为生产指挥提供了决策的基础数据。
4结束语
　　综上所述,不难看出，流量计选型是一项技术性、实用性、责任性很强的工作,要做好这项工作,主要把握住两点,第一是对被测量对象的工况条件.物理化学性质、测盘能力要了解清楚,这样才能做到对症下药，有的放矢,少缴“学费”;第二就是对各种流量计的测量原理有透彻了解,同时还要掌握各厂家的产品质量的最新动态,主要是可靠性和稳定性。企业应用更讲究流量计的实用性。

本文涡轮流量计，金湖县华升计量仪器有限公司为您提供，转载请注明出处！！