摘(zhāi)要：在(zài)煉油化工(gōng)生産中經常出現一條蒸汽管(guǎn)道雙向輸(shū)送蒸(zhēng)汽的情(qíng)況(kuàng)，本文就實現(xiàn)重(zhòng)油催化裂化(huà)裝置在(zài)進、出裝置兩個(gè)方向蒸汽質(zhì)量(liàng)流量的(de)實時、準(zhǔn)确測量問(wèn)題，提(tí)出了一種應用(yòng)多(duō)參量雙向流(liú) 一體化節流式流量計 的(de)計量(liàng)解決方案，并具(jù)體就一體化雙向孔闆流(liú)量計(jì) 的工作(zuò)原理(lǐ)、計(jì)量系統(tǒng)組(zǔ)成、功(gōng)能特點(diǎn)、雙向流測量(liàng)的實現過程以及實際應(yīng)用效果(guǒ)進(jìn)行了(le)介紹。
0引言(yán)
　　許多(duō)煉化生産(chǎn)裝置(zhì)，如催化(huà)裂化裝置、焦(jiāo)化裝(zhuāng)置、連(lián)續重整(zhěng)裝置等(děng)，常利用裝(zhuāng)置餘(yú)熱産出蒸汽，這(zhè)些裝置在正常生産期間的自(zì)産蒸汽大多被裝置内部使用(yòng)，多餘(yú)部(bù)分再外(wài)排輸出(chū)至系統管網，在裝置開(kāi)停工(gōng)或(huò)加工負(fù)荷小，自産(chǎn)蒸汽(qì)不足(zú)的情況下(xià)，又需(xū)要引入系統管網蒸(zhēng)汽作(zuò)爲動力或(huò)熱(rè)源(yuán)。因此，裝置蒸汽母管與(yǔ)系(xì)統管(guǎn)網之間呈互供(gòng)狀态，這(zhè)就(jiù)帶來(lái)了如何在同(tóng)一(yī)管道中實(shí)現雙(shuāng)向流蒸汽流量(liàng)實時(shí)測量的問題。蒸汽單(dān)管雙(shuāng)向互供，客(kè)觀上(shàng)造成(chéng)了計量的(de)困難，也(yě)對(duì)生産裝置的能耗統計核算影響很(hěn)大。常規解(jiě)決(jué)辦(bàn)法是在同一條管線上安裝正(zhèng)反兩套标準孔(kǒng)闆進(jìn)行測量，但(dàn)是往(wǎng)往出現直(zhí)管段(duàn)難于保證(zhèng)，壓力損失(shī)也成(chéng)倍增(zēng)加(jiā)，造成裝(zhuāng)置能耗(hào)額外增(zēng)加，同(tóng)時因工(gōng)藝(yì)流程和(hé)裝(zhuāng)置負(fù)荷變化，管道中(zhōng)蒸汽流向(xiàng)發生改變時(shí)，難以實(shí)現對任何一個(gè)方向(xiàng)蒸汽流量的實時、準(zhǔn)确測量和(hé)監測，不利(lì)于生産(chǎn)運(yùn)行控(kòng)制和(hé)節能降耗(hào)。随着流量計量新技術的(de)發展(zhǎn)，流量二次(cì)表功(gōng)能逐漸完善，使(shǐ)得雙向孔(kǒng)闆流(liú)量計在測(cè)量蒸汽雙向(xiàng)流(liú)量方(fāng)面得(dé)到了推廣(guǎng)和(hé)應用。
1雙(shuāng)向孔(kǒng)闆流量計工作原理
　　傳統(tǒng)的标準孔闆入(rù)口爲(wèi)直角(jiǎo)，出口爲45°倒(dǎo)角，不(bú)能測量反(fǎn)向流量，如(rú)圖1所示。雙向孔(kǒng)闆的(de)入口和(hé)出口結(jié)構相(xiàng)同，均(jun1)爲直(zhí)角，可分别(bié)測量(liàng)雙方向流量，其(qí)結構如圖2所示(shì)。雙向孔闆流量(liàng)計就(jiù)是(shì)依據在(zài)gb/t2624.2設(shè)計與加工的(de)不切斜角、兩(liǎng)個(gè)端面、厚度和節流孔的兩個邊(biān)緣符(fú)合規定要求的(de)孔闆(pǎn)。在gb/t2624.2—2006/iso5167—2:2003《用安裝(zhuāng)在圓形截(jié)面管道(dào)中(zhōng)的差壓裝置(zhì)測量滿(mǎn)管流(liú)體(tǐ)流(liú)量第二(èr)部分:孔闆》中(zhōng)，對雙向孔(kǒng)闆(pǎn)做了詳(xiáng)細的規定，隻要按(àn)照(zhào)标準(zhǔn)設計(jì)制造和安裝，就能獲得标(biāo)準所規定的準(zhǔn)确度(dù)。


　　雙向(xiàng)孔闆測量(liàng)蒸汽(qì)雙向流，與标準(zhǔn)孔闆流量(liàng)計的工作原理(lǐ)是一緻的，主(zhǔ)要區别(bié)是節流件形式(shì)和二次表(biǎo)功能(néng)不同(tóng)，此(cǐ)外還需(xū)要增(zēng)加一(yī)台差(chà)壓(yā)變(biàn)送(sòng)器。測量(liàng)流量的基本(běn)原理，就(jiù)是以(yǐ)流動(dòng)連續性(xìng)方程(質(zhì)量守(shǒu)恒定律)和(hé)伯(bó)努利方程(能(néng)量守恒定律)爲(wèi)基礎的。當(dāng)充滿管道的流體流經管道(dào)内(nèi)的節(jiē)流件時，流速将(jiāng)在節(jiē)流(liú)件處形(xíng)成局(jú)部(bù)收縮，因而流(liú)速(sù)增加，靜壓力(lì)降低，于是(shì)在(zài)節流件(jiàn)前後(hòu)便産生了靜壓(yā)力差。流體流量愈大(dà)，産(chǎn)生的壓(yā)差愈(yù)大(dà)，這(zhè)樣可(kě)依據壓差來衡(héng)量流量的大小(xiǎo)。孔闆(pǎn)流量計測(cè)量流量的基本(běn)公式如下:

　　式中(zhōng):qm爲質量流(liú)量kg/s;c爲(wèi)流出系數(shù)，無量(liàng)綱;ε爲(wèi)可膨(péng)脹性(xìng)系數;d爲(wèi)節流件(jiàn)開孔(kǒng)直徑(jìng)，m;β爲直徑(jìng)比，(β=d/d);ρ1爲被測流(liú)體密度，kg/m3;Δp爲(wèi)差壓(yā)，pa。
2一體化(huà)雙(shuāng)向孔(kǒng)闆流量計的結(jié)構和(hé)功(gōng)能特點(diǎn)
2.1一體化雙(shuāng)向孔(kǒng)闆結(jié)構
　　一體(tǐ)化雙向孔闆流量(liàng)計，采用雙(shuāng)向孔(kǒng)闆，裝有雙(shuāng) 差壓變(biàn)送(sòng)器 ，并配套(tào)溫度、 壓(yā)力變送(sòng)器 進行溫(wēn)度、壓(yā)力補償(cháng)。yjlb系列一體化(huà)雙向(xiàng)孔闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計，是(shì)将傳(chuán)統節(jiē)流(liú)裝置和(hé)兩台智(zhì)能差壓(yā)變送器(qì)優(yōu)化組裝成(chéng)一體，采用(yòng)專用轉換單元(yuán)，使其具備(bèi)溫度(dù)、壓力、流量數據(jù)高精度(dù)寬(kuān)量程(chéng)補償(cháng)的功能，從(cóng)而構(gòu)成一種多(duō)參量雙向流(liú)一體化節流式新(xīn)型流(liú)量計量系統。一(yī)體化(huà)雙向(xiàng)孔(kǒng)闆流量計結(jié)構如圖3所(suǒ)示(shì)。
2.2一(yī)體化(huà)雙向(xiàng)孔闆(pǎn)主要功能和特(tè)點
1)可(kě)實現雙向(xiàng)流(liú)量測量
　　一體(tǐ)化雙(shuāng)向孔闆流(liú)量計可根據現場管道(dào)中蒸汽(qì)流量的實(shí)際狀(zhuàng)況，如(rú)流入端與(yǔ)流出端壓力的(de)變化，可正(zhèng)向、反(fǎn)向雙向(xiàng)測量蒸汽流(liú)量(liàng)，使雙流(liú)向(xiàng)蒸(zhēng)汽流量的(de)計量(liàng)更便捷、更(gèng)準确(què)，解決(jué)了之(zhī)前傳統标準孔(kǒng)闆流量計隻能(néng)單向(xiàng)測(cè)量蒸汽(qì)流量的(de)問題(tí)。
2)測(cè)量準(zhǔn)确度有依(yī)據
　　一(yī)體(tǐ)化(huà)雙向(xiàng)孔闆(pǎn)流(liú)量計由(yóu)于采用标準節(jiē)流件(jiàn)，測量準确(què)度有依據(jù);可采(cǎi)用符(fú)合gb/t2624—2006國(guó)家标(biāo)準的流量(liàng)測量節流(liú)裝(zhuāng)置(zhì)專家(jiā)系統軟件，設計出雙向孔闆的(de)最佳開孔徑，以及雙向差壓變送器的差壓量程。
3)流量(liàng)測量範(fàn)圍得到擴展

　　一(yī)體化(huà)雙向孔闆(pǎn)流量計采(cǎi)用(yòng)兩(liǎng)台智能型(xíng)差壓(yā)變送器，通過配置流(liú)量計(jì)算轉(zhuǎn)換單元(yuán)或流量(liàng)計算機可根據兩個差壓信号自動(dòng)判别其流(liú)向，并(bìng)且實時完(wán)成節(jiē)流件的流(liú)出系數c、流束可(kě)膨脹系數ε計算(suàn)，在滿足測(cè)量準确度的同時，使(shǐ)兩個(gè)方(fāng)向(xiàng)流量(liàng)測量範(fàn)圍度(dù)可(kě)達6∶1或更寬(kuān)。
4)安裝簡便(biàn)且有(yǒu)防凍(dòng)功能(néng)
　　該一體化(huà)雙向孔闆流量(liàng)計采用防凍隔離技術，冬(dōng)季運(yùn)行無需保(bǎo)溫和伴熱(rè)，并(bìng)且由于沒有了冷(lěng)凝罐(guàn)，不存在(zài)冷凝水，徹底(dǐ)消除(chú)了傳(chuán)統蒸汽節(jiē)流裝(zhuāng)置由(yóu)于正負側(cè)冷凝(níng)水的液位(wèi)差所導(dǎo)緻的不(bú)可預知(zhī)的測量(liàng)誤差。采取(qǔ)一體(tǐ)化設(shè)計安裝，縮(suō)短了一次(cì)表與(yǔ)二次表的引壓(yā)管線長度(dù)，差壓變送(sòng)器導壓管(guǎn)短，使儀表的動态性(xìng)能得到提(tí)高。儀表整體組(zǔ)裝，安裝簡便，消(xiāo)除了儀表現場(chǎng)安裝(zhuāng)帶來的測量誤(wù)差，去(qù)掉了(le)儀表(biǎo)箱(xiāng)及伴熱(rè)管線。同(tóng)時用同一台(tái)流量計計(jì)量兩個方(fāng)向的(de)流量(liàng)，不(bú)僅可以(yǐ)簡化系(xì)統、節省(shěng)空間，還節(jiē)省儀(yí)表購(gòu)置、安(ān)裝、維護費(fèi)用。
3一體化(huà)雙(shuāng)向孔(kǒng)闆(pǎn)流量(liàng)計在(zài)重催裝置的應用
3.1裝置蒸汽工藝(yì)流程
　　120萬(wàn)噸/年重催裝置界區(qū)，各有一條(tiáo)中壓蒸汽(qì)母(mǔ)管和低壓蒸汽母(mǔ)管，裝置(zhì)生産所需的中、低(dī)壓蒸(zhēng)汽經由這(zhè)兩條母管(guǎn)從系統管(guǎn)網引入。裝置内(nèi)部有一(yī)台鍋爐産中壓蒸(zhēng)汽，氣壓機使用(yòng)中壓(yā)蒸汽作功後，排(pái)出低壓蒸汽，同(tóng)時減溫減壓器将中(zhōng)壓(yā)蒸(zhēng)汽減(jiǎn)溫(wēn)減壓(yā)爲1.0mpa低壓(yā)蒸汽供(gòng)裝置内(nèi)部使用。裝置正(zhèng)常生産期間富(fù)餘部分中(zhōng)壓蒸(zhēng)汽、低壓蒸汽也(yě)通過這(zhè)兩條母(mǔ)管外排并入蒸(zhēng)汽系統管網。在(zài)裝置開停工期(qī)間及加工負荷(hé)較小(xiǎo)鍋爐(lú)産汽量較(jiào)小情況下，需從系統(tǒng)管網(wǎng)引入蒸(zhēng)汽作爲動(dòng)力能源。裝置(zhì)蒸汽(qì)流(liú)程圖如(rú)圖4所示(shì)。

3.2裝(zhuāng)置雙(shuāng)向流(liú)蒸汽(qì)計量(liàng)方案(àn)
　　該裝置中(zhōng)低壓蒸汽母管(guǎn)中的蒸汽流向屬于典型的雙向流(liú)，因(yīn)此(cǐ)，安裝(zhuāng)于裝置兩條蒸汽母(mǔ)管線上的(de)流量計應能實(shí)現雙(shuāng)向流量測(cè)量。應用一(yī)體化(huà)雙向(xiàng)孔闆流量(liàng)計(jì)實(shí)現重催裝(zhuāng)置進出裝置兩(liǎng)個方向的(de)計量(liàng)方案(àn)及系(xì)統組(zǔ)成如圖5所(suǒ)示。
　　在(zài)該蒸(zhēng)汽計量方(fāng)案中，計(jì)量系統(tǒng)主要(yào)由yjlb系列多(duō)參量雙(shuāng)向流一(yī)體化(huà)節(jiē)流式流(liú)量計(配備有兩台eja110a-e型差壓(yā)變(biàn)送(sòng)器)、fc2000-iae(g)流量計(jì)算轉(zhuǎn)換單(dān)元(yuán)(一台測(cè)量出裝(zhuāng)置蒸汽(qì)流量，另一台測(cè)量進裝置(zhì)蒸(zhēng)汽(qì)流量(liàng))，以及雙支(zhī)鉑電阻測溫元件組成。
　　在(zài)裝置現場，将多參量(liàng)雙向流一體化節流式流(liú)量計(jì)焊接(jiē)在蒸汽管(guǎn)道上(shàng)，同時安裝(zhuāng)雙支鉑電阻。在(zài)控制室，fc2000-iae(g)流(liú)量計算轉(zhuǎn)換(huàn)單元采(cǎi)用din35标準導軌安(ān)裝方(fāng)式，可方便(biàn)地實現在(zài)dcs、plc系統中植入(rù)高精度(dù)流量計(jì)算環節(jiē)。流量(liàng)計(jì)算轉換(huàn)單元安裝在控制(zhì)室内機(jī)櫃上(shàng)，可循(xún)環(huán)顯示當前瞬(shùn)時流(liú)量、累積流量(liàng)、介(jiè)質溫度、介(jiè)質壓力等(děng)參數(shù)量，并傳輸(shū)補償計算(suàn)後(hòu)的(de)流量信号至dcs系(xì)統進(jìn)行(háng)瞬時流(liú)量、累積流量及(jí)曆(lì)史(shǐ)趨勢顯示(shì)，以便(biàn)更好(hǎo)地查(chá)證雙(shuāng)向計(jì)量系(xì)統狀态，并(bìng)可通(tōng)過網絡(luò)終(zhōng)端計(jì)算機上傳實時(shí)蒸汽計量數據(jù)。
3.3雙向蒸汽(qì)流量(liàng)測量的(de)實現過(guò)程

　　應(yīng)用該(gāi)計量方案實現進、出(chū)裝置雙向蒸(zhēng)汽(qì)流量計量的基(jī)本過程爲(wèi):一體化雙(shuāng)向孔闆流(liú)量計爲雙(shuāng)差變(biàn)結構，兩台(tái)haＲt差壓變送器，分别測量正、反(fǎn)向蒸汽(qì)差壓信号，壓力(lì)補償(cháng)信号通過(guò)haＲt協議從差壓變(biàn)送器(qì)正(zhèng)壓室讀(dú)取，正反(fǎn)兩個方(fāng)向兩(liǎng)個差變的(de)信号和雙(shuāng)支鉑(bó)電阻信号分别(bié)接入到兩台流量計(jì)算轉換單(dān)元。安裝在(zài)控制室機(jī)櫃内的流(liú)量計算轉換單元完成對現場(chǎng)差壓、溫度(dù)、壓力(lì)數據(jù)的(de)采集，實(shí)時進行蒸汽流(liú)量的(de)溫壓補償(cháng)運算，循環顯示當前(qián)蒸汽的瞬(shùn)時流量、累(lèi)積流(liú)量、溫(wēn)度、壓力、熱(rè)量等參數，并将(jiāng)補償運算(suàn)後的質量(liàng)流(liú)量信号(hào)和采(cǎi)集到的溫(wēn)度、壓力信号，通(tōng)過4～20ma信(xìn)号或者通(tōng)訊接口(kǒu)傳給dcs，進(jìn)行瞬(shùn)時流量、累(lèi)積流量及曆史趨(qū)勢顯示(shì)，用于(yú)查證雙向(xiàng)計(jì)量(liàng)系統狀(zhuàng)态并上(shàng)傳實(shí)時蒸(zhēng)汽計(jì)量數據(jù)。
4應(yīng)用效(xiào)果(guǒ)
　　本文對該裝(zhuāng)置在2017年6月15日至(zhì)8月2日從(cóng)開車狀态過渡到(dào)正常(cháng)生産期間的蒸(zhēng)汽流量(liàng)數據進(jìn)行了跟蹤觀察和統(tǒng)計分析。首(shǒu)先，以24小時(shí)日累計流量數據爲(wèi)基礎，統(tǒng)計并繪(huì)制了進、出裝(zhuāng)置(zhì)兩個方向(xiàng)1.0mpa蒸汽和3.5mpa蒸汽的日累(lèi)計流(liú)量折(shé)線圖(tú)如(rú)圖(tú)6和圖7所示(shì)。

　　圖6曲線清(qīng)晰顯示了在7月8日，實(shí)現了裝置(zhì)低壓(yā)蒸汽流量由進(jìn)裝置輸入方式徹底轉變爲出(chū)裝置輸出(chū)方式(shì)的“零”間(jiān)隔切換;圖7曲(qǔ)線清(qīng)晰顯(xiǎn)示了裝置由開(kāi)工初(chū)期，完(wán)全引入系(xì)統中壓蒸(zhēng)汽，轉(zhuǎn)變爲裝置(zhì)開工(gōng)鍋爐産汽後出現富餘部分中(zhōng)壓蒸汽外(wài)排系統管網的情況(kuàng)。

　　同時，我們(men)以七(qī)天爲(wèi)一個(gè)計量(liàng)周期，統計(jì)并繪制了裝置(zhì)在不同時間段(duàn)的消耗(進裝置)、外排(pái)(出(chū)裝置)蒸(zhēng)汽量的(de)柱狀圖(tú)。如圖8和(hé)圖9所示(shì)。

　　從圖8和圖9柱狀(zhuàng)圖我(wǒ)們可以清(qīng)楚的(de)看出(chū)，在裝置(zhì)開工初期，從(cóng)6月15日至7月(yuè)5日期間，裝(zhuāng)置(zhì)大量引(yǐn)入系統低壓蒸(zhēng)汽和中壓蒸汽(qì)，此(cǐ)時裝(zhuāng)置蒸汽(qì)流向全部爲(wèi)進(jìn)裝置方向。從7月(yuè)6日開始(shǐ)，裝置開(kāi)車趨(qū)于正常，鍋(guō)爐(lú)開(kāi)始(shǐ)産汽，從(cóng)系統(tǒng)管網(wǎng)引入的中(zhōng)壓蒸汽量(liàng)明顯減(jiǎn)少，并且(qiě)有富(fù)餘中壓蒸汽外排，裝(zhuāng)置已(yǐ)停止從系統管(guǎn)網引入(rù)低(dī)壓蒸(zhēng)汽，轉爲(wèi)外排低(dī)壓蒸汽。
5結束語(yǔ)
　　采用多參(cān)量雙(shuāng)向流一體(tǐ)化(huà)節流式流量(liàng)計與流量計算轉換(huàn)單元構成的蒸(zhēng)汽(qì)計量(liàng)系統，比(bǐ)較好地解(jiě)決了(le)長期困擾我公(gōng)司催化(huà)裂化裝(zhuāng)置蒸汽雙向計量難題，在我公(gōng)司生産(chǎn)裝置雙向流蒸汽計量(liàng)檢測(cè)中達到了較好的實際應用效果。實現了(le)對進出裝置兩(liǎng)個方向蒸(zhēng)汽流(liú)量的(de)實時(shí)、準确計量，避免(miǎn)了以前曆(lì)次裝(zhuāng)置在(zài)開停工期間(jiān)需(xū)要人(rén)工切換蒸(zhēng)汽計量(liàng)流程的(de)困難(nán)，也(yě)避免了(le)開停工期間進(jìn)出裝置(zhì)蒸(zhēng)汽無(wú)計量、測量(liàng)數據混亂或(huò)數據不(bú)真實所造成的(de)蒸汽(qì)平衡、能耗(hào)核算無依(yī)據的(de)突出(chū)問題(tí)，徹底(dǐ)解決了(le)以(yǐ)前裝(zhuāng)置引(yǐn)入(rù)系統管(guǎn)網蒸(zhēng)汽消耗量、自産蒸汽并網量無法同(tóng)步實(shí)時準(zhǔn)确計量的(de)難題。從我(wǒ)公司近兩年多來的(de)流量計(jì)運(yùn)行、計(jì)量檢測數據情況來看，目前這種雙向流蒸汽(qì)流量的計(jì)量解(jiě)決方(fāng)案可行，計(jì)量系統運行可靠，計(jì)量(liàng)數據準(zhǔn)确，達到了(le)對裝(zhuāng)置自産、自(zì)用蒸(zhēng)汽分類分(fèn)項實時準确測量的(de)目的，使得(dé)公司煉化(huà)生産蒸汽(qì)系統計量數據(jù)檢測(cè)率得(dé)到了進一步(bù)提高。

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