摘要(yào):楔(xiē)式流量(liàng)計
在使(shǐ)用(yòng)中相對于(yú)
孔闆(pǎn)流量(liàng)計
來說(shuō),對于同(tóng)一種(zhǒng)介質的靜(jìng)壓損(sǔn)失(shī)要減小較多(duō),楔式流量(liàng)計+
雙法蘭(lán)變送器
的檢測(cè)方式(shì),省掉了引(yǐn)壓管的鋪(pù)設,從而節(jiē)省了伴熱源的鋪設和(hé)伴熱蒸(zhēng)汽的消耗(hào),對于(yú)裝置整體能耗(hào)的降低(dī)有一定(dìng)的提(tí)高(gāo)。但在實際運用中,若生(shēng)搬硬(yìng)套安裝規(guī)範，則有(yǒu)可能因(yīn)取壓方式選取(qǔ)不适(shì)合(hé)工況而(ér)導緻(zhì)儀表(biǎo)示值(zhí)不準，如介(jiè)質是液态時,按照規(guī)範取壓口安裝在管(guǎn)線低部或(huò)水平45°以(yǐ)下(xià),楔塊(kuài)與取壓口一般(bān)保持同(tóng)側,也在管(guǎn)線(xiàn)的水平45°以(yǐ)下部位,這樣當介質通過(guò)時其(qí)内部包含(hán)的雜(zá)質顆(kē)粒便會因(yīn)爲楔塊的阻抑(yì),逐漸(jiàn)在楔(xiē)式流(liú)量計底部内腔(qiāng)中沉澱(diàn),容(róng)易堵(dǔ)塞取(qǔ)壓口(kǒu),導緻(zhì)測量失(shī)真,因此(cǐ)現場安裝(zhuāng)一定(dìng)要結合實際工況優化調(diào)整。
0引(yǐn)言.
楔(xiē)式流量計(jì)非常适合(hé)測量(liàng)黏稠、含顆粒物(wù)的介.質,某煤化工企業油品加(jiā)工裝置的重柴(chái)油和含(hán)蠟介質(zhì)管線計量均采用楔式(shì)流量計(jì)來測流量,但在(zài)開車過(guò)程中經(jīng)常(cháng)發生計量不(bú)準問題(tí),嚴重(zhòng)時(shí)甚至dcs無指示，導(dǎo)緻工(gōng)藝(yì)人員無法監(jiān)控,很(hěn)大程(chéng)度影(yǐng)響對油品(pǐn)質量的(de)控(kòng)制和(hé)産量(liàng)調整(zhěng)。作者(zhě)通過對(duì)楔式流(liú)量計測量(liàng)原理(lǐ)和所測(cè)介質特(tè)性進行分(fèn)析,發(fā)現取(qǔ)壓口的選擇對楔式(shì)流量(liàng)計測量正确率(lǜ)影響(xiǎng)較大,并随(suí)之進行了優(yōu)化(huà)。
1楔式流(liú)量(liàng)計
楔(xiē)式流量(liàng)計是20世(shì)紀80年(nián)代開始應(yīng)用(yòng)的一種(zhǒng)新型(xíng)節流裝置。它具(jù)有結構簡(jiǎn)單、堅固耐(nài)用(yòng)、操作簡便、适(shì)用性強等(děng)特點,而且具有(yǒu)高的精(jīng)度和可靠性(xìng),特别适用(yòng)于高黏度、低雷諾數(shù)流體;對于(yú)介質清潔(jié)、或者(zhě)黏度高、腐蝕性(xìng)的介質,以及蒸(zhēng)氣、料(liào)漿、氣(qì)體/空(kōng)氣等介質均能(néng)保(bǎo)持(chí)流量與差(chà)壓的平方根成正比的關系。介(jiè)質黏度達到3000厘(lí)泊也(yě)不會影響(xiǎng)楔式流量計的(de)測量精度。以往(wǎng)使用的節流裝置如(rú)孔(kǒng)闆、噴嘴(zuǐ)和文(wén)丘裏管等,當雷諾數小于(yú)10000以下(xià)時,流量(liàng)與(yǔ)差壓平方根就(jiù)無法保(bǎo)持(chí)線性,而且(qiě)随着(zhe)雷諾(nuò)數(shù)降低(dī),正比關(guān)系的(de)偏差會(huì)越(yuè)來越大,緻使測(cè)量精(jīng)度受到嚴(yán)重的影響,而楔(xiē)式流量計(jì)雷諾(nuò)數最低(dī)可(kě)達300厘(lí)泊,在這樣極寬(kuān)的範圍内流量(liàng)和差(chà)壓始終成(chéng)正比關系,流量(liàng)系數呈線性狀(zhuàng)态。因此楔(xiē)式流量計(jì)與傳統流(liú)量計相比(bǐ)更适(shì)合(hé)測量一些黏(nián)稠和含雜(zá)質較(jiào)多的(de)介(jiè)質(zhì)流量(liàng),如油(yóu)品裝(zhuāng)置的(de)蠟.石腦油(yóu)、油漿(jiāng)、原油(yóu)，煤化(huà)工裝(zhuāng)置的氣化黑水、灰水碳黑溶液以及(jí)兩相流體(tǐ)等。
1.1楔式流(liú)量計測(cè)量原理
楔式(shì)流量計是(shì)利(lì)用帕努利原(yuán)理,将(jiāng)截面成v形(xíng)的楔(xiē)塊放(fàng)入(rù)工(gōng)藝管道中而構(gòu)成的一種新型節流(liú)裝置,通過楔塊産生差壓，當流(liú)體通過楔式流(liú)量(liàng)計(jì)時，由于楔(xiē)塊的節流(liú)作用(yòng),在楔塊前(qián)、後側(cè)會産(chǎn)生(shēng)了(le)一個與體(tǐ)積流量值成平(píng)方關系的(de)差壓(yā)，該差(chà)壓正(zhèng)比于質量(liàng)或體(tǐ)積流量(liàng)。此差壓信号(hào)通(tōng)過膜盒(hé)傳送到差(chà)壓變(biàn)送器,差壓變送器通過計算就(jiù)會得(dé)出(chū)與差壓(yā)成平方關系的(de)4~20ma信号,經顯(xiǎn)示屏(píng)或dcs即可(kě)顯示出(chū)流量值。楔塊--般(bān)安裝(zhuāng)在管(guǎn)道的(de)上部(bù),它的圓滑(huá)頂角朝下,這樣(yàng)有利于含懸(xuán)浮(fú)顆粒的液體或(huò)黏稠液(yè)體及髒污介(jiè)質順利通(tōng)過(guò),不會在節流件上遊側産生滞流。對(duì)同一管(guǎn)徑,不同(tóng)的楔比(bǐ)h/d(楔塊.開口高度h和管道直徑d之(zhī)比)可(kě)得(dé)到(dào)不同(tóng)的典型流(liú)量範(fàn)圍。楔式(shì)流量計工作原理如圖(tú)1所示。
1.2楔式流量計特點
楔式流量計結構簡單(dān)、可靠(kào)、無可移動(dòng)部件(jiàn)與易損部件,耐磨性好(hǎo),長期運(yùn)行精(jīng)度(dù)高(gāo)。經标(biāo)定的(de)楔式(shì)流量計流量系數基(jī)本誤差在±0.05%以内,重複性好、穩定性好(hǎo)、可靠性高(gāo)、壽命(mìng)長、成本低(dī)及安裝維護方(fāng)便;結(jié)構獨(dú)特,無(wú)沉積、不堵塞,适(shì)用範圍廣(guǎng),除應用于(yú)常(cháng)規(guī)的氣(qì)體液體、蒸(zhēng)汽外(wài),特别(bié)适(shì)用于黏度高、混合液易結晶、高含塵氣(qì)體及含固體顆(kē)粒液(yè)體、漿(jiāng)狀液(yè)體,如(rú)水煤漿蠟、渣油(yóu)油漿、黑水(shuǐ)、廢水等(děng)的流體測量,具有自清潔能力(lì),無滞流(liú)區。
另外楔式流(liú)量計+雙法(fǎ)蘭變(biàn)送器(qì)的(de)檢測方(fāng)式，省(shěng)掉(diào)了(le)引壓(yā)管的鋪設,從而(ér)節省了伴熱源的鋪設和伴熱蒸汽(qì)的消(xiāo)耗,楔(xiē)式流(liú)量計的取(qǔ)壓(yā)接口可與表(biǎo)體和工藝管線(xiàn)進行(háng)整(zhěng)體保溫(wēn),通過流(liú)體本身的熱源保(bǎo)證楔(xiē)式流量(liàng)計(jì)冬季(jì)的防凍措(cuò)施,節(jiē)省了(le)裝置(zhì)的蒸(zhēng)汽能源(yuán)消耗和冷凝(níng)水排(pái)放,對(duì)于裝置(zhì)整體能(néng)耗的(de)降低有一(yī)定的提高(gāo)。
2油品加工介質
油品(pǐn)加工裝置是以費托合成裝置(zhì)穩定重質油和(hé)合格蠟低溫油洗單元的油洗(xǐ)石腦(nǎo)油(yóu)爲原料(liào),在高(gāo)溫高壓、氫(qīng)氣以(yǐ)及催化(huà)劑的作用(yòng)下進行(háng)烯烴(tīng)飽和(hé)以及含氧化物的脫(tuō)出反應,生産柴(chái)油組分(fèn)、重(zhòng)柴油(yóu)、粗石腦油(yóu)、尾油(yóu)等産品(pǐn)。其中重質油的凝點30℃左(zuǒ)右、壓力(lì)2.7mpa、密度682kg/m3、溫(wēn)度125℃,重質油中有(yǒu)少量催化(huà)劑粉末;合格(gé)蠟的介質溫度180℃、壓力0.6mpa、密度870~900kg/m3、凝(níng)點在57~63c;油洗(xǐ)石腦油的介質(zhì)密度(dù)780~970kg/m3、壓力(lì)0.64mpa、溫度52℃、沸點20~160℃;尾油的介質密度(dù)729kg/m3、溫度.210℃、壓(yā)力(lì)0.5mpa;重柴(chái)油的介(jiè)質密度636kg/m3、溫度(dù)266℃、壓(yā)力0.5mpa;柴油組分的(de)介質密(mì)度720kg/m3、壓力0.5mpa;粗石腦油的介(jiè)質壓力1mpa、溫度30℃。
3原(yuán)因分析
根(gēn)據對(duì)油品加工裝置(zhì)介質和(hé)工況的(de)綜合(hé)分析，流量(liàng)計不(bú)準的可能(néng)因素有4點:
1)重質(zhì)油/蠟中攜(xié)帶的(de)少量催化劑固(gù)體顆粒，裝(zhuāng)置長(zhǎng)周(zhōu)期運(yùn)行一段(duàn)時間後(hòu),催化(huà)劑顆粒會逐漸沉(chén)積到(dào)流量(liàng)計的(de)取壓口,從(cóng)而堵塞取(qǔ)壓口，造成無法正常檢(jiǎn)測壓力,緻使(shǐ)流量計測(cè)量失真;同(tóng)時還會沖刷磨(mó)損楔塊,改變前(qián)後壓差(chà),造(zào)成(chéng)測(cè)量不(bú)準[4]。
2)由于重(zhòng)質油/蠟(là)的(de)凝點較高(gāo),每次檢修後(hòu)再次投(tóu)運時(shí)因管道(dào)中的(de)重(zhòng)質油流速較慢(màn),伴熱管線(xiàn)溫度(dù)較低(dī)等因素,重(zhòng)質油經(jīng)常有部(bù)分凝固的情況(kuàng)發生(shēng)，凝固塊經(jīng)過取壓口時就(jiù)會堵(dǔ)塞取(qǔ)壓口(kǒu)或者将楔塊包裹,導緻流量計無法準确(què)測量(liàng)。
3)由于(yú)介質中含(hán)有氫(qīng)元素(氫離(lí)子),流(liú)量(liàng)計的膜(mó)盒材質是不鏽鋼,膜盒(hé)長(zhǎng)時間(jiān)與帶氫(qīng)介質接(jiē)觸,帶氫介質會(huì)不(bú)斷稀釋出氫(qīng)離子，氫離子會(huì)逐漸滲透到膜片背(bèi)面(miàn),并(bìng)在背(bèi)後慢(màn)慢聚(jù)集成(chéng)氫氣(qì),這些氫氣(qì)反向滲透(tòu)速度慢于整箱速度(dù),最終會把膜片(piàn)鼓起導緻遠傳(chuán)密(mì)封件的報廢(fèi)。
4)差壓取(qǔ)樣位置(zhì)有問題，也是最(zuì)關鍵問題,原始(shǐ)安裝時按照《自(zì)動化儀表工程(chéng)施工及驗收規範》等通(tōng)用(yòng)性儀(yí)表安裝(zhuāng)規範進(jìn)行安裝,即測量(liàng)氣(qì)體介質的取(qǔ)壓口(kǒu)在管道的(de)水平45°以上(shàng)，測量(liàng)液體介質的取(qǔ)壓口(kǒu)在(zài)管道的水平(píng)45°以(yǐ)下,測量(liàng)髒污介(jiè)質(zhì)的(de)取(qǔ)壓口(kǒu)在管(guǎn)道的(de)中部(bù)位置(zhì)。油品(pǐn)加工(gōng)裝(zhuāng)置的産(chǎn)品基(jī)本都是液(yè)體,因此楔式(shì)流(liú)量計(jì)取壓(yā)口都(dōu)在水(shuǐ)平(píng)45°以下部(bù)位安(ān)裝(zhuāng)，但是因楔式(shì)流量計的(de)楔塊在表體内(nèi)腔分布不是均勻的,取壓(yā)口一(yī)般都(dōu)是按設計(jì)固定在楔塊焊(hàn)接處的前後上(shàng)方,測(cè)量液(yè)體時,如果(guǒ)取壓口在(zài)管道的水平45°以(yǐ)下，那(nà)麽楔塊也(yě)在管線的水平(píng)45°以下,這樣(yàng)會造(zào)成流體要(yào)從楔塊的上方(fāng)流過(guò)。這種測量(liàng)方式(shì)下流體(tǐ)内介質(zhì)雜質顆(kē)粒會因楔塊的阻(zǔ)抑而(ér)逐漸(jiàn)在楔(xiē)式流量計的下(xià)部表(biǎo)體内腔沉(chén)積，時(shí)間久(jiǔ)了就(jiù)有堵(dǔ)塞楔塊前(qián)方取(qǔ)壓口的可能性(xìng),易造成(chéng)流量計(jì)測量(liàng)失真。另外(wài),部分油品中本身就含有催化(huà)劑顆(kē)粒,因此容易堵塞,造成測(cè)量失真;部分油(yóu)品雖然是(shì)液态(tài),但.是輕質(zhì)組分(如氫(qīng)氣)很容易(yì)稀(xī)釋出(chū)氣(qì)體,會(huì)在取壓口聚(jù)集(jí)從而隔絕(jué)測量膜盒(hé),同(tóng)樣會造(zào)成測量失(shī)真。
4優(yōu)化(huà)方案
1)因重質(zhì)油和(hé)蠟中含有(yǒu)催化劑顆粒,且(qiě)此催化(huà)劑顆粒(lì)無法(fǎ)根本消除(chú),長(zhǎng)期随(suí)着介質(zhì)流動(dòng)對楔塊(kuài)有(yǒu)一-定的磨損，因(yīn)此對楔塊(kuài)進行硬化處(chù)理(lǐ)，表面(miàn)噴(pēn)塗0.1~0.3mm厚的(de)碳化(huà)鎢材料,将硬(yìng)度提高至hc55以上。
2)針(zhēn)對變送(sòng)器(qì)膜盒氫滲(shèn)問題,将所有(yǒu)含氫(qīng)介質的(de)變送器膜(mó)盒接液材質全部更(gèng)換爲黃(huáng)金膜片或金(jīn)剛膜片,防止氫(qīng)離子滲透(tòu)進膜(mó)盒裏面,避(bì)免膜盒鼓包,消除變送器零漂或者假值(zhí)問題;同時将矽(xī)油更(gèng)換爲(wèi)耐高溫(-30~315℃)矽(xī)油,防止矽油受熱膨脹或蒸發(fā)。
3)儀表(biǎo)伴熱與工藝伴(bàn)熱分開,以(yǐ)便伴熱總站單(dān)獨設立,懸(xuán)挂禁動牌,防止工藝(yì)人員(yuán)誤(wù)關伴熱(rè),确保.伴熱(rè)質量(liàng),并在(zài)根(gēn)部閥處(chù)增加帶溫控器(qì)的電伴熱(rè),确保(bǎo)裝置異常(cháng)情況時伴熱不間斷(duàn),防止蠟介(jiè)質凝(níng)固。
4)根據實際情(qíng)況，選擇(zé)合适的(de)取壓(yā)口，重質油(yóu)和合格(gé)蠟等含(hán)有少(shǎo)量催化(huà)劑(jì)的19台單(dān)對(duì)楔式(shì)流量計(jì)取壓口設計(jì)之(zhī)初(chū)爲斜(xié)向下取(qǔ)壓,運行(háng)時容易(yì)沉(chén)澱(diàn)雜(zá)物堵塞取(qǔ)壓口(kǒu),嘗試(shì)向上取壓(yā),但是容易集氣(qì),最終選(xuǎn)取爲水(shuǐ)平取壓;油(yóu)洗石腦油和尾(wěi)油、柴(chái)油等介質的24台(tái)雙對(duì)楔(xiē)式(shì)流量計設計取壓口(kǒu)朝上,運行時(shí)經(jīng)常集(jí)氣,維(wéi)護時(shí)需要經(jīng)常排氣(qì),排氣(qì)存在介質外漏風險(xiǎn)，外漏的介質滴到保(bǎo)溫棉(mián)易引(yǐn)起火(huǒ)災,最終選爲調(diào)向爲斜下(xià)45°取壓(yā),确保介質流過(guò)時能與膜(mó)盒(hé)充(chōng)分接觸(chù),保(bǎo)證測(cè)量的正确率,排污時(shí)用桶(tǒng)接液(yè)防止介質(zhì)滴到(dào)可燃物(wù)上(shàng)引起(qǐ)着火。
5)在取(qǔ)壓閥(fá)與雙法(fǎ)蘭連接(jiē)部件之(zhī)間設置(zhì)排污(wū)洩(xiè)壓(放空(kōng))閥,要求儀表(biǎo)人(rén)員定(dìng)期排污或(huò)排氣。排污(wū)閥出(chū)口再加一段帶(dài)彎(wān)頭排污(wū)管(防止噴濺),排污(wū)洩(xiè)壓(放空)閥(fá)還可以在流量計校(xiào)準過程中(zhōng)保證正負(fù)雙(shuāng)法蘭之(zhī)間的受壓一-緻(zhì),确保校準可靠(kào),同時保(bǎo)證(zhèng)維修人員(yuán)的安(ān)全;另(lìng)外(wài)若雙法蘭變送器損壞需要(yào)更換,通過排污洩壓閥門(mén)]能夠(gòu)判斷取壓(yā)一次閥門]是否滲漏(lòu)。
5優化效果
1)優(yōu)化前加氫減壓塔(tǎ)加熱爐8路進料(liào)流量(liàng)在2017年7月某(mǒu)-天24h的測量(liàng)折線圖如(rú)圖2所示。
2)優(yōu)化後加氫(qīng)減壓塔加(jiā)熱爐8路進(jìn)料流量在2017年12月(yuè)某--天24h的測量折(shé)線圖如圖(tú)3所示。
3)優化前由于43台楔式(shì)流(liú)量計測(cè)量不穩(wěn)定性,導(dǎo)緻油品加工裝(zhuāng)置加氫、加(jiā)氫裂(liè)化單元部分二(èr)級聯鎖及自動(dòng)控制回(huí)路無法(fǎ)投(tóu)用，嚴重影響(xiǎng)工藝操作。通過一系列(liè)優化措(cuò)施的實(shí)施,油品(pǐn)加工(gōng)裝置的楔式流量計(jì)已經測量穩(wěn)定,聯鎖(suǒ)及自動控(kòng)制回(huí)路全部具(jù)備投(tóu)用條件,有效保(bǎo)證了(le)工藝操作(zuò)和緊(jǐn)急狀态(tài)下(xià)的聯(lián)鎖可靠動(dòng)作。
6結(jié)論.
楔式流(liú)量計(jì)在裝置運(yùn)行中相對于孔(kǒng)闆流(liú)量計,.抗髒(zāng)污、可自(zì)清潔、運(yùn)行精度高、差壓(yā)值穩定(dìng)、壓損小.量(liàng)程比(bǐ)寬、直管(guǎn)段要求小(xiǎo)，能夠(gòu)測量(liàng)雙(shuāng)向(xiàng)流,性能好(hǎo)維護,維修(xiū)工作(zuò)量大大減(jiǎn)少,符合目前企(qǐ)業高(gāo)效環.保(bǎo)節能的要求(qiú)。但是(shì),任何測量儀表(biǎo)都不(bú)是萬(wàn)能的(de),即使國(guó)家(jiā)規範(fàn)也不一定(dìng)适合(hé)所有(yǒu)工況，對于(yú)測量(liàng)過(guò)程(chéng)出現的具體(tǐ)問題要(yào)根據(jù)實際(jì)情況(kuàng)針對性進行(háng)優(yōu)化,因此當(dāng)在裝置運行(háng)過程中(zhōng)發現測量(liàng)儀表(biǎo)不準時(shí)，不可直(zhí)接否定某一類(lèi)測量儀表,應綜(zōng)合考慮材(cái)質、取壓方(fāng)式、介質成(chéng)分、溫度(dù)和(hé)壓力(lì)等多方因素,并借鑒(jiàn)類(lèi)似裝置使用(yòng)經(jīng)驗,進行(háng)改造(zào)優化，提高(gāo)儀表适應.性,确(què)保計量正(zhèng)确率。
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