淺(qiǎn)議硫磺製酸裝置中防爆渦輪(lún)流量計及其他流量(liàng)計的選用
點(diǎn)擊次數:1884 發布時間:2021-01-13 17:37:23
摘(zhāi)要: 介紹了硫磺(huáng)製酸裝(zhuāng)置各(gè)種介質流量計的選型及使用情況,探討了流量計應用的考量點、流(liú)量計檢定及能(néng)源計(jì)量的合規性等多方麵問題。實踐(jiàn)證(zhèng)明: 自動化儀(yí)表控製(zhì)是減少裝置安全風險(xiǎn)的根本性手段。自動化(huà)儀表方案(àn)一定要(yào)簡單有(yǒu)效,配置的檢(jiǎn)測設備要(yào)能很好適應所測量的環境,*好能(néng)達到 3年免維護穩定可靠運行,並且價格不高。
流量、物(wù)位、溫度、壓力是(shì)過程控製(zhì)的四大參數(shù),但流量的測量*為(wéi)複雜。如何選用好流量計一直是行業難點。流量計相關的理論書籍很多,產品資料也很豐富(fù),一(yī)方麵很好地指導了流量計的應(yīng)用,另一方麵也容易(yì)產生選(xuǎn)用流量計上的困惑(huò)。借(jiè)鑒各行(háng)業積累的成功應用案例,是減(jiǎn)小選用風險*為(wéi)有效的途徑。如選(xuǎn)用的儀表(biǎo)能一步(bù)測(cè)量到位、長期穩定運(yùn)行,不僅能提高生產控製的安全可靠性,還能有(yǒu)效控製環保指標,節能降耗。
硫磺製酸裝置(zhì)涉及的流量測(cè)量有工藝水、循環水、生(shēng)活水、脫鹽水、汙水、硫酸銨、硫酸鈉、液氨( 氣液(yè)混合氨) 、液(yè)體硫磺、130 ℃ 以下硫酸、230 ℃ 以下硫酸、低壓蒸(zhēng)汽、中壓蒸汽、壓縮空氣、儀表空氣、主風機風量、尾氣等。
1 各介質流量計的(de)選(xuǎn)用
1. 1 工藝水(shuǐ)、循環水、生活水流量測量工藝水、循環(huán)水、生活水流量測量可選用差壓類(lèi)、電(diàn)磁類、渦街類、旋翼螺翼類、渦輪(lún)類、超聲波等流量計(jì)。
水類介(jiè)質一般不複雜,旋翼螺翼流(liú)量計( 或帶傳訊(xùn)裝置) 和防爆(bào)渦輪(lún)流量計是較好的選擇(zé)。旋翼螺翼流量計阻力小,較為節能,量程比在 100 以上,有的甚至達到 250。在水流(liú)量大範圍變化時也能實(shí)現準確測量,其壽命一般超過 10 年,基(jī)本免維護。旋翼螺翼流量計價格非常便宜,是防爆渦輪(lún)流量計的 1 /2 以 下。如要防爆渦輪流量計運行超過 10 年,建議選用進口品*產品。
其他類型流量計量(liàng)程(chéng)比(bǐ)都比(bǐ)較(jiào)小,一般在 30 以下; 有的價格高(gāo),有的需要維護(hù),有的有可動部件。旋翼螺翼流量(liàng)計也有可動(dòng)部件,但大品*壽命一般在 10 年以(yǐ)上。
對於 DN800 以上(shàng)大口徑流量測量,如輸送泵帶變頻(pín)裝置,仍推薦選用進(jìn)口防爆渦(wō)輪流量計,可靠又節(jiē)能; 如選國產產(chǎn)品,建議做好表(biǎo)頭備件。如對管路阻力不敏感,可考慮選(xuǎn)用孔板流量計,其測(cè)量係統非常便宜。選超(chāo)聲波流量計要(yào)慎重,因為管道(dào)的結垢、鏽蝕(shí)和腐蝕*可能造成超聲波失信或信號品質差,從(cóng)而導致測量失靈。
1. 2 汙(wū)水(shuǐ)流量測量
汙水流量測量可選防(fáng)爆渦輪流量計、差(chà)壓類流量計、超聲波流量計。硫酸的汙水流量變化較大,推薦選用防爆(bào)渦輪流量計,其電*材質可考慮選用哈氏合金、鉭。
1. 3 脫鹽水流量(liàng)測量
脫鹽(yán)水流量測量可選用差壓類(lèi)流量計、旋(xuán)渦類流量計(jì)。差壓類流量計如(rú)孔板或(huò)噴嘴流量計價(jià)格便宜(yí),如(rú)量(liàng)程比要求不高,可(kě)以選用。旋渦流量計推薦選用橫河 DY 型,筆者使用過(guò)十幾台該類型的(de)流量計,曆經 10 多年沒有一台出現(xiàn)問題,該流量計還可以耐受很(hěn)高程度的振(zhèn)動。對電導率較高的脫鹽水,也(yě)有建議(yì)選用電容式防爆渦(wō)輪流(liú)量計(jì),但該流(liú)量計比較貴,並且在低電導率下運行不太穩定。
1. 4 硫酸銨、硫酸(suān)鈉流量測量
硫酸銨(ǎn)、硫酸鈉流量測(cè)量可選用(yòng)防爆渦輪流(liú)量計、質量流量計。質量流量(liàng)計可增選密度輸出,對硫酸銨、硫酸鈉的(de)操作(zuò)指標控製有幫助。不過結垢對質量(liàng)流量計密度測量影響比(bǐ)較明顯,需定期清(qīng)理,比如配管增加熱水或蒸汽的衝洗接口。
1. 5 氨流量測量
氨屬於價(jià)值較高的介質,且易氣化,建議氨(ān)流量測量直接選用質量流量計。該流量計不僅準確,且量(liàng)程比高(gāo)。選用前需(xū)對氨的壓力(lì)和溫度作細致考證。如確定氨存在氣液混相,建議選橫河質量流(liú)量計,流量大時還(hái)需多個流量計並(bìng)聯使用。筆(bǐ)者有(yǒu)連續 4 年使用該流量計的經曆,該流(liú)量計可測量程比超過 600,物(wù)料核算合理且長期穩定。
1. 6 液體硫磺流量(liàng)測量(liàng)
液體硫磺流量測(cè)量可選用質量流(liú)量計、轉子流量計、超聲波流量計、楔式流量計、渦(wō)街流量計(jì)等。如該流量計長期測量穩定準確,可為有效預防升(shēng)華硫提供條件,也(yě)便於核算消耗。經驗表明,羅斯蒙特 CMF 質量(liàng)流量計可實現(xiàn)該目標。筆者曾用過一款 E+H 質量流量計,有時零漂(piāo)特別(bié)大。橫河質量流量計據說也有成功運行的業績。有條件的單位盡量選用進口質(zhì)量流量計。有資料或(huò)廠家對質量流量計有如下使用要求: 需要加(jiā)支撐,手不能摸,風(fēng)吹(chuī)大了有影響,不能(néng)有安裝應力。實際這些(xiē)要求都可忽略,現(xiàn)實應用中幾乎(hū)沒有這麽(me)理想的條件。轉子流量計容易出現卡澀。筆者認為,設備供應商可以對導向結構進行改進,以解決轉子(zǐ)流量(liàng)計卡澀的問題。
超聲波流量計國外有應用業(yè)績,施工安裝稍顯麻煩,且價格較高。
楔式(shì)流量計因采用差壓原理,會有零漂,量程比偏低(dī),準確性也不太高。
渦街流量(liàng)計*好選用國產機械濾波產品(pǐn),響應速度快,結(jié)構簡單,準確性尚可。如是卡片式,可不需要夾套。渦街(jiē)流量計(jì)是(shì)以上流量計中價格*便宜的,可測量量(liàng)程比在 10 以上; 如表頭質量(liàng)好,可實現(xiàn) 3 年免維護運行。限於(yú)雷(léi)諾數考慮,表壓損稍大。筆者用過橫(héng)河 DY 產品,該流(liú)量計不穩定,甚至不能測量(liàng),可(kě)能(néng)其柱塞結構並不適(shì)合該測量環境。其他如(rú) E+H 電容式流量計有撓舌結構,間隙小,有矽油; 羅斯蒙(méng)特流量計采用波紋管結構,下限死(sǐ)區大,探頭可在(zài)線更換。這些進口(kǒu)的(de)渦街流量計結(jié)構比(bǐ)較複雜,不一定適用(yòng)液體硫磺流量測量。
1. 7 130 ℃以下硫酸、230 ℃以下硫酸流量測(cè)量
130 ℃以下硫酸流量測量可采用防爆渦輪流量計,準(zhǔn)確穩定。貿易計量時建議采用 2 個進口防爆渦輪(lún)流量計串聯對比使用,其精度可媲美質量流量計。也可采用(yòng)質量流量計,但價格較高。筆者曾見過 2個進口質量流量計在常溫硫酸介質使用不到 3 年,振蕩管均在同一位(wèi)置出現了裂紋(wén)。 230 ℃以下硫酸流量(liàng)測量可采用弗萊克森超聲波流量計、多孔孔板流量計。如管道內壁腐蝕比較嚴重,超聲波流量計有可能(néng)會出現測量失靈。采用蒸發器酸側本身的壓差(chà),也可以模擬出流量的測量,完全可滿足操作控製、聯鎖的需要。
1. 8 低壓(yā)蒸汽、中壓蒸汽流量測量
低壓(yā)蒸汽、中壓蒸汽流量測量可采用的流量計有差壓類( 孔板(bǎn)、多孔孔板、噴嘴、德爾塔巴、阿牛巴、V 錐) 流量計、渦街流(liú)量計。如需要測(cè)量範圍大、測量精度(dù)高,450 ℃ 以下蒸(zhēng)汽流量測量優先(xiān)選(xuǎn)用橫河 DY 渦街(jiē)流量計,427 ℃以下也可選用其他進口品*產(chǎn)品。如測量元件需要檢定,則選(xuǎn)標準(zhǔn)孔(kǒng)板、噴嘴類(lèi)流量計。現(xiàn)在使用文丘裏流量(liàng)計的(de)用戶已經很少了。如溫度太高,口徑太大,特別是飽和蒸汽(qì)並需要檢定,噴(pēn)嘴流量計幾乎是**的選擇(zé)。
如是生產操作(zuò)控製需要,則以上流量計均可作為選用對象。但(dàn)不推薦 DN150 以下選用差壓類流量計。該類流量計價格較高、測量範圍窄(zhǎi)、精度較低。筆(bǐ)者曾遇到這種情況: 蒸汽管道 DN150 選用了多參量阿牛巴流量計,該流量計量(liàng)程差壓不足 1 kPa,使用時出現測量波動(dòng)範圍(wéi)大( 0. 5 ~ 6. 0 t /h) ,物流(liú)核算偏大或不穩定; 換成進口渦街流量計後,流量基本穩定在 2. 2 t /h,完全符(fú)合(hé)工藝狀(zhuàng)態,物流核算也準確,該流量計價格還便宜。但如下情況可以直接選高壓差標準孔板(bǎn)流量計(jì): 流量波動範圍不大、對壓損不敏感、精度要求不高(gāo)、要(yào)求投資成本低。
1. 9 主風機風量、尾氣流量測量主風機風量、尾(wěi)氣流量測量建議直接選巴類流量(liàng)計,有條件的廠家可選進口產品。進口巴類流量計一般壓差大、測(cè)量穩定性好(hǎo)、適應流態好、數學模型準確(què)。巴類流量計壓損低,在大流量測量中,*低的阻力降具備很大運行效益。不建議(yì)選多孔板(bǎn)、V 錐、孔板等高壓差類型產品(pǐn)。尾(wěi)氣在線分析(xī)廠家往往使(shǐ)用皮托(tuō)管測量流量,測量值多隻有(yǒu)實際(jì)值的 65%。能不能用該類流量計測量值得分析探討。筆者建議選巴類流量計。其有均壓結構,容易實現準確測量。
1. 10 壓縮空氣、儀表空(kōng)氣流量測量壓縮空氣(qì)、儀表(biǎo)空氣流量測量可選用橫河 DY等進口品*渦街(jiē)流量計,*好減小一級選型。該類流(liú)量(liàng)計價格不高,量程比*大(dà)。
2 有關流量(liàng)計應用的探(tàn)討
2. 1 流量計是否可用的基(jī)本考量點
實(shí)際流量發生變化時流量計測量的值也要(yào)相(xiàng)應變化; 實際流量為 0 時,流量計測量結果也要為零( 可有限切除(chú)) 。無論(lùn)什(shí)麽產品,如不能連續 1 年(nián)以上實現這兩點要求,產品質量都(dōu)值得(dé)懷疑。如產品經過認真分析整改仍然實現不了,就應考(kǎo)慮改型或改換產品。
流量測量是否正常,有時受安裝因素影響。比如曾有(yǒu)一台 V 錐流量計測量蒸汽(qì),原來經常出現蒸汽(qì)實際流量為 0 時流量計(jì)測量值卻為滿值,且不(bú)隨實際蒸汽流量的變化而變化(huà)的問題。但該流量計取壓整改後恢複正常。
筆者曾試驗過 2 個國產品*渦街流量計測量(liàng)壓縮空氣流量,均出現實際流量變大時(shí)渦街流量計測得的流量反(fǎn)而變小,而串聯的橫河 DY 渦街流量計(jì)反應正(zhèng)常。說明實現(xiàn)上(shàng)述兩(liǎng)個考量(liàng)點並不容易。
2. 2 流(liú)量計(jì)檢定(dìng)
有些流量計(jì)實際上是無法得到法定檢定結果的,比如測量蒸汽的(de) V 錐、德(dé)爾塔巴等流(liú)量計,但實際應用中仍會大量使用。一些產品樣本所宣稱的(de)精度或檢定也**於水的標定結果,實際精度大多沒有實(shí)際標準去驗證,也得不到蒸汽條件下的檢定**。迄今為止,筆(bǐ)者沒有了解到哪個用戶(hù)能全麵地(dì)、真正地按規範要求對強檢流量計實施檢定,檢定往往(wǎng)是選擇性的、局部的。這當然也不能完全怪用戶的不作為,操作上實在有難度,財力物力消耗(hào)巨大(dà); 某些介質能有一個流量儀表反(fǎn)映流量(liàng)變化趨勢就不(bú)錯了。這些難題值得行業人員不斷(duàn)地研究和探討。
2. 3 關於直管段
大多數流量計都需要直管段,但如果實際條件實(shí)在不(bú)能滿足,技(jì)術人員可通過(guò)分(fèn)析管路的流(liú)態、合理選 型、調整施工(gōng)安裝(zhuāng)方式,實現較好的測量效果。
比如測量鼓風(fēng)機 DN1 800 空氣管(guǎn)壓縮氣體流量,風機出口直管段隻有 5 m 左右,進口直管段 4 m左右,進、出口管兩端都是 90°彎。初始(shǐ)流量計安裝在(zài)出口管,流量測量值直接超過量程,後改為安(ān)裝到風機進口。改造後,無論采用進(jìn)口或國產的均速管(guǎn)、V 錐流量計,均實現了很好的測量效果。再如其他管段式儀表,工藝管和流量計兩者的內徑差或安(ān)裝錯位大多會導致測量值超標。 2. 4 關於差壓式(shì)流量計以筆者看來(lái),差壓式流量計遠(yuǎn)沒有理論所講的那麽(me)簡單。
示例 1: 2 種類型流(liú)量計串聯測量 0. 5 MPa、微過熱、20 t /h 的蒸(zhēng)汽流量。兩(liǎng)表相距 6 m 左右,采用同一溫度和壓力、使用相同溫壓補償(cháng)模塊進行補償。測量結果曲線(xiàn)見(jiàn)圖 1。

根據物料平衡反複研究,渦街流量計測量的質量流量動態曲線比較客觀反映了蒸汽流(liú)量的變化; 而 V 錐流量計測量的質量流量偏大 5%。說明該差壓流量計元件(jiàn)沒能產生和實際流量變化對應(yīng)的差壓(yā)。
示例 2: 德爾塔巴和 V 錐流量計(jì)串聯測量某蒸汽流量。蒸汽流量在 40 t /h 左右時,德爾塔巴流量計測量值比 V 錐流量計少 6 t /h。根(gēn)據物料平衡分析結果來看德爾塔巴流(liú)量計更準確(què)。在運行 4 年 後,德爾(ěr)塔巴測量值(zhí)出(chū)現下降,2 個流量計測(cè)量差(chà)增加到 10 t /h。經各方麵檢查無明顯異常。這說明有的差壓類流(liú)量計產生的差壓值穩定性不好。
示例(lì) 3: 某測量水流量的 V 錐流量計開始時測量正常,運行 3 年後無法正(zhèng)常測量。技術人員(yuán)多次檢查(chá)和調試都沒有(yǒu)效果,換(huàn)防(fáng)爆渦輪流量計後測(cè)量非常靈(líng)敏穩定(dìng)。這進一步說(shuō)明了差壓類流量計的複雜性。介質流態對差壓類流量計(jì)測(cè)量結果也(yě)有巨大(dà)影響。
有廠家推出槽管差壓式流量計。這種創新精神及解決(jué)用戶的可測量問題(tí)值得(dé)稱(chēng)讚。但其宣(xuān)稱(chēng)槽管差壓式流量計有 500 ∶ 1的量(liàng)程比值得商榷(què)。先不說測量元件線(xiàn)性度、可重複性(xìng)、普適(shì)性是(shì)否都處於數學可明確表達的範圍,至少(shǎo)不能把(bǎ)差壓變送器可測量出的(de)差壓值,比如將幾十帕或幾(jǐ)百帕以下,也直接理解為能反映流量值。正(zhèng)如幾乎(hū)所有差壓變(biàn)送器測量流量時都有零漂一樣,正負漂移都不能當做流量的測量值,多大的漂(piāo)移不能算其實有時候很難界定(dìng)。其對常用流量範圍(wéi)的測量(liàng)值有多大影響也不易評估。
2. 5 渦街流量計
渦街(jiē)流量計原(yuán)理上與介質性質無(wú)關,沒有可動部件(jiàn),沒有差(chà)壓式流量計類似的零漂,量程比大,且國外品*產品測量模型成熟,產(chǎn)品不容易損壞。這也是筆者推崇進口渦街流量計的(de)原(yuán)因。
某國產產品(pǐn)宣稱(chēng)其渦街流量計量程比(bǐ)超過80 ∶ 1,從理(lǐ)論上和實踐應用上都難(nán)以置信。筆者曾就液體硫磺流量測量向(xiàng)其谘詢,反饋的結果是和常規渦街(jiē)流量計的可測量範圍差不多,壓損還更大,價(jià)格很高,已(yǐ)接近質量流量計價格了(le)。旋進旋渦流量計應用時*好加過濾器(qì),以(yǐ)防止堵塞。
2. 6 不輕易使用插入(rù)式流(liú)量計
類似(sì)插入式防爆渦輪(lún)流量計、插入式(shì)渦街流量計、靶式流量(liàng)計等,以點帶(dài)麵測量流量本(běn)身有難度,介質往往因(yīn)為流量計的插入導致介質流態更加惡化,更難準確測量。靶式流(liú)量計還存在非流量應力產生的嚴重幹擾問題。
2. 7 能源計量的合規性(xìng)
GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備和(hé)管理通則》對各能源介質測量準確性要求很高。其實(shí)有些(xiē)介質流量的測量(liàng),不要說準確(què)度(dù)要求,有時連是否能穩定可(kě)靠的測(cè)量都很(hěn)困難。產(chǎn)品價格昂貴、流量計的周期檢定也是生產廠家難以逾越的坎。
2. 8 安全儀表係統
2014 年,**安監總局發布〔2014〕116 號文《**安全監管總局關於加強化工安全儀表係統管(guǎn)理的指導意見》,相關內容有: 1) 從 2018 年 1 月 1 日起,所有新建涉及“兩重點一(yī)重大”的化工裝(zhuāng)置和危險(xiǎn)化學品儲存設施要設計符(fú)合要求的安全儀表係統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全(quán)儀表(biǎo)係統,從 2020 年 1 月 1 日起 ,應(yīng)執行功能安全相關標準要求,設計符合要求的安全儀表係統; 在(zài)役裝置 2019 年底前完成安(ān)全儀表係(xì)統評估和完善工作。 2) 老舊裝置及新建項目如未(wèi)配套安全儀表係統和未進行 SIL 定級(jí)則將不核(hé)發新的《安(ān)全生產許可證》。
筆者無法預測該(gāi)規定是否會得到認真有效地執行,但麵對(duì)日益嚴格的安全管控趨勢,硫酸行業這麽多生(shēng)產廠該(gāi)何去何從。
安監總科技〔2016〕100 號文《關於推動安全(quán)生產科技創新若幹(gàn)意見》指出,應係統部署機械化換人、自動化減人這一科技創新(xīn)在安全生(shēng)產中對(duì)遏製重特大事故的作(zuò)用。顯然(rán),實施好的流量儀表檢測方案,能促進這些工作,也是基礎性(xìng)工作。
筆者認為,自動(dòng)化儀表控製才是減(jiǎn)少裝置安全風(fēng)險根本性的主(zhǔ)要手段。其中需要注意以下兩點:
1) 儀表選型要很好適應所測量(liàng)的(de)環境,*好能達到 3 年免維護(hù)穩定(dìng)可靠運行,冗餘的儀表也要(yào)滿足。筆者過去十幾年(nián)使用國產帶有電子線路的儀表中,3 年內大部分都會出現故障,甚至(zhì)報廢。而進口的( 含合資) 大多數產品十幾年自身不會出現故(gù)障,偶(ǒu)爾會有測量問題。
2) 涉及聯鎖、控製、報警等諸多相關內容,都需要將工作做紮實。自動化儀表方案一定要(yào)優化有效,配置的檢測設備*好一步到位成功運營,且價格不高。隻有這樣,類似的安全儀表係統、自動化減人(rén)才能(néng)得到公司的大力支持,**的政(zhèng)策才能真正落地,企業的安全才能得到真(zhēn)正的、*大程度的保障(zhàng)。
流量、物(wù)位、溫度、壓力是(shì)過程控製(zhì)的四大參數(shù),但流量的測量*為(wéi)複雜。如何選用好流量計一直是行業難點。流量計相關的理論書籍很多,產品資料也很豐富(fù),一(yī)方麵很好地指導了流量計的應(yīng)用,另一方麵也容易(yì)產生選(xuǎn)用流量計上的困惑(huò)。借(jiè)鑒各行(háng)業積累的成功應用案例,是減(jiǎn)小選用風險*為(wéi)有效的途徑。如選(xuǎn)用的儀表(biǎo)能一步(bù)測(cè)量到位、長期穩定運(yùn)行,不僅能提高生產控製的安全可靠性,還能有(yǒu)效控製環保指標,節能降耗。
硫磺製酸裝置(zhì)涉及的流量測(cè)量有工藝水、循環水、生(shēng)活水、脫鹽水、汙水、硫酸銨、硫酸鈉、液氨( 氣液(yè)混合氨) 、液(yè)體硫磺、130 ℃ 以下硫酸、230 ℃ 以下硫酸、低壓蒸(zhēng)汽、中壓蒸汽、壓縮空氣、儀表空氣、主風機風量、尾氣等。
1 各介質流量計的(de)選(xuǎn)用
1. 1 工藝水(shuǐ)、循環水、生活水流量測量工藝水、循環(huán)水、生活水流量測量可選用差壓類(lèi)、電(diàn)磁類、渦街類、旋翼螺翼類、渦輪(lún)類、超聲波等流量計(jì)。
水類介(jiè)質一般不複雜,旋翼螺翼流(liú)量計( 或帶傳訊(xùn)裝置) 和防爆(bào)渦輪(lún)流量計是較好的選擇(zé)。旋翼螺翼流量計阻力小,較為節能,量程比在 100 以上,有的甚至達到 250。在水流(liú)量大範圍變化時也能實(shí)現準確測量,其壽命一般超過 10 年,基(jī)本免維護。旋翼螺翼流量計價格非常便宜,是防爆渦輪(lún)流量計的 1 /2 以 下。如要防爆渦輪流量計運行超過 10 年,建議選用進口品*產品。
其他類型流量計量(liàng)程(chéng)比(bǐ)都比(bǐ)較(jiào)小,一般在 30 以下; 有的價格高(gāo),有的需要維護(hù),有的有可動部件。旋翼螺翼流量(liàng)計也有可動(dòng)部件,但大品*壽命一般在 10 年以(yǐ)上。
對於 DN800 以上(shàng)大口徑流量測量,如輸送泵帶變頻(pín)裝置,仍推薦選用進(jìn)口防爆渦(wō)輪流量計,可靠又節(jiē)能; 如選國產產(chǎn)品,建議做好表(biǎo)頭備件。如對管路阻力不敏感,可考慮選(xuǎn)用孔板流量計,其測(cè)量係統非常便宜。選超(chāo)聲波流量計要(yào)慎重,因為管道(dào)的結垢、鏽蝕(shí)和腐蝕*可能造成超聲波失信或信號品質差,從(cóng)而導致測量失靈。
1. 2 汙(wū)水(shuǐ)流量測量
汙水流量測量可選防(fáng)爆渦輪流量計、差(chà)壓類流量計、超聲波流量計。硫酸的汙水流量變化較大,推薦選用防爆(bào)渦輪流量計,其電*材質可考慮選用哈氏合金、鉭。
1. 3 脫鹽水流量(liàng)測量
脫鹽(yán)水流量測量可選用差壓類(lèi)流量計、旋(xuán)渦類流量計(jì)。差壓類流量計如(rú)孔板或(huò)噴嘴流量計價(jià)格便宜(yí),如(rú)量(liàng)程比要求不高,可(kě)以選用。旋渦流量計推薦選用橫河 DY 型,筆者使用過(guò)十幾台該類型的(de)流量計,曆經 10 多年沒有一台出現(xiàn)問題,該流量計還可以耐受很(hěn)高程度的振(zhèn)動。對電導率較高的脫鹽水,也(yě)有建議(yì)選用電容式防爆渦(wō)輪流(liú)量計(jì),但該流(liú)量計比較貴,並且在低電導率下運行不太穩定。
1. 4 硫酸銨、硫酸(suān)鈉流量測量
硫酸銨(ǎn)、硫酸鈉流量測(cè)量可選用(yòng)防爆渦輪流(liú)量計、質量流量計。質量流量(liàng)計可增選密度輸出,對硫酸銨、硫酸鈉的(de)操作(zuò)指標控製有幫助。不過結垢對質量(liàng)流量計密度測量影響比(bǐ)較明顯,需定期清(qīng)理,比如配管增加熱水或蒸汽的衝洗接口。
1. 5 氨流量測量
氨屬於價(jià)值較高的介質,且易氣化,建議氨(ān)流量測量直接選用質量流量計。該流量計不僅準確,且量(liàng)程比高(gāo)。選用前需(xū)對氨的壓力(lì)和溫度作細致考證。如確定氨存在氣液混相,建議選橫河質量流(liú)量計,流量大時還(hái)需多個流量計並(bìng)聯使用。筆(bǐ)者有(yǒu)連續 4 年使用該流量計的經曆,該流(liú)量計可測量程比超過 600,物(wù)料核算合理且長期穩定。
1. 6 液體硫磺流量(liàng)測量(liàng)
液體硫磺流量測(cè)量可選用質量流(liú)量計、轉子流量計、超聲波流量計、楔式流量計、渦(wō)街流量計(jì)等。如該流量計長期測量穩定準確,可為有效預防升(shēng)華硫提供條件,也(yě)便於核算消耗。經驗表明,羅斯蒙特 CMF 質量(liàng)流量計可實現(xiàn)該目標。筆者曾用過一款 E+H 質量流量計,有時零漂(piāo)特別(bié)大。橫河質量流量計據說也有成功運行的業績。有條件的單位盡量選用進口質(zhì)量流量計。有資料或(huò)廠家對質量流量計有如下使用要求: 需要加(jiā)支撐,手不能摸,風(fēng)吹(chuī)大了有影響,不能(néng)有安裝應力。實際這些(xiē)要求都可忽略,現(xiàn)實應用中幾乎(hū)沒有這麽(me)理想的條件。轉子流量計容易出現卡澀。筆者認為,設備供應商可以對導向結構進行改進,以解決轉子(zǐ)流量(liàng)計卡澀的問題。
超聲波流量計國外有應用業(yè)績,施工安裝稍顯麻煩,且價格較高。
楔式(shì)流量計因采用差壓原理,會有零漂,量程比偏低(dī),準確性也不太高。
渦街流量(liàng)計*好選用國產機械濾波產品(pǐn),響應速度快,結(jié)構簡單,準確性尚可。如是卡片式,可不需要夾套。渦街(jiē)流量計(jì)是(shì)以上流量計中價格*便宜的,可測量量(liàng)程比在 10 以上; 如表頭質量(liàng)好,可實現(xiàn) 3 年免維護運行。限於(yú)雷(léi)諾數考慮,表壓損稍大。筆者用過橫(héng)河 DY 產品,該流(liú)量計不穩定,甚至不能測量(liàng),可(kě)能(néng)其柱塞結構並不適(shì)合該測量環境。其他如(rú) E+H 電容式流量計有撓舌結構,間隙小,有矽油; 羅斯蒙(méng)特流量計采用波紋管結構,下限死(sǐ)區大,探頭可在(zài)線更換。這些進口(kǒu)的(de)渦街流量計結(jié)構比(bǐ)較複雜,不一定適用(yòng)液體硫磺流量測量。
1. 7 130 ℃以下硫酸、230 ℃以下硫酸流量測(cè)量
130 ℃以下硫酸流量測量可采用防爆渦輪流量計,準(zhǔn)確穩定。貿易計量時建議采用 2 個進口防爆渦輪(lún)流量計串聯對比使用,其精度可媲美質量流量計。也可采用(yòng)質量流量計,但價格較高。筆者曾見過 2個進口質量流量計在常溫硫酸介質使用不到 3 年,振蕩管均在同一位(wèi)置出現了裂紋(wén)。 230 ℃以下硫酸流量(liàng)測量可采用弗萊克森超聲波流量計、多孔孔板流量計。如管道內壁腐蝕比較嚴重,超聲波流量計有可能(néng)會出現測量失靈。采用蒸發器酸側本身的壓差(chà),也可以模擬出流量的測量,完全可滿足操作控製、聯鎖的需要。
1. 8 低壓(yā)蒸汽、中壓蒸汽流量測量
低壓(yā)蒸汽、中壓蒸汽流量測量可采用的流量計有差壓類( 孔板(bǎn)、多孔孔板、噴嘴、德爾塔巴、阿牛巴、V 錐) 流量計、渦街流(liú)量計。如需要測(cè)量範圍大、測量精度(dù)高,450 ℃ 以下蒸(zhēng)汽流量測量優先(xiān)選(xuǎn)用橫河 DY 渦街(jiē)流量計,427 ℃以下也可選用其他進口品*產(chǎn)品。如測量元件需要檢定,則選(xuǎn)標準(zhǔn)孔(kǒng)板、噴嘴類(lèi)流量計。現(xiàn)在使用文丘裏流量(liàng)計的(de)用戶已經很少了。如溫度太高,口徑太大,特別是飽和蒸汽(qì)並需要檢定,噴(pēn)嘴流量計幾乎是**的選擇(zé)。
如是生產操作(zuò)控製需要,則以上流量計均可作為選用對象。但(dàn)不推薦 DN150 以下選用差壓類流量計。該類流量計價格較高、測量範圍窄(zhǎi)、精度較低。筆(bǐ)者曾遇到這種情況: 蒸汽管道 DN150 選用了多參量阿牛巴流量計,該流量計量(liàng)程差壓不足 1 kPa,使用時出現測量波動(dòng)範圍(wéi)大( 0. 5 ~ 6. 0 t /h) ,物流(liú)核算偏大或不穩定; 換成進口渦街流量計後,流量基本穩定在 2. 2 t /h,完全符(fú)合(hé)工藝狀(zhuàng)態,物流核算也準確,該流量計價格還便宜。但如下情況可以直接選高壓差標準孔板(bǎn)流量計(jì): 流量波動範圍不大、對壓損不敏感、精度要求不高(gāo)、要(yào)求投資成本低。
1. 9 主風機風量、尾氣流量測量主風機風量、尾(wěi)氣流量測量建議直接選巴類流量(liàng)計,有條件的廠家可選進口產品。進口巴類流量計一般壓差大、測(cè)量穩定性好(hǎo)、適應流態好、數學模型準確(què)。巴類流量計壓損低,在大流量測量中,*低的阻力降具備很大運行效益。不建議(yì)選多孔板(bǎn)、V 錐、孔板等高壓差類型產品(pǐn)。尾(wěi)氣在線分析(xī)廠家往往使(shǐ)用皮托(tuō)管測量流量,測量值多隻有(yǒu)實際(jì)值的 65%。能不能用該類流量計測量值得分析探討。筆者建議選巴類流量計。其有均壓結構,容易實現準確測量。
1. 10 壓縮空氣、儀表空(kōng)氣流量測量壓縮空氣(qì)、儀表(biǎo)空氣流量測量可選用橫河 DY等進口品*渦街(jiē)流量計,*好減小一級選型。該類流(liú)量(liàng)計價格不高,量程比*大(dà)。
2 有關流量(liàng)計應用的探(tàn)討
2. 1 流量計是否可用的基(jī)本考量點
實(shí)際流量發生變化時流量計測量的值也要(yào)相(xiàng)應變化; 實際流量為 0 時,流量計測量結果也要為零( 可有限切除(chú)) 。無論(lùn)什(shí)麽產品,如不能連續 1 年(nián)以上實現這兩點要求,產品質量都(dōu)值得(dé)懷疑。如產品經過認真分析整改仍然實現不了,就應考(kǎo)慮改型或改換產品。
流量測量是否正常,有時受安裝因素影響。比如曾有(yǒu)一台 V 錐流量計測量蒸汽(qì),原來經常出現蒸汽(qì)實際流量為 0 時流量計(jì)測量值卻為滿值,且不(bú)隨實際蒸汽流量的變化而變化(huà)的問題。但該流量計取壓整改後恢複正常。
筆者曾試驗過 2 個國產品*渦街流量計測量(liàng)壓縮空氣流量,均出現實際流量變大時(shí)渦街流量計測得的流量反(fǎn)而變小,而串聯的橫河 DY 渦街流量計(jì)反應正(zhèng)常。說明實現(xiàn)上(shàng)述兩(liǎng)個考量(liàng)點並不容易。
2. 2 流(liú)量計(jì)檢定(dìng)
有些流量計(jì)實際上是無法得到法定檢定結果的,比如測量蒸汽的(de) V 錐、德(dé)爾塔巴等流(liú)量計,但實際應用中仍會大量使用。一些產品樣本所宣稱的(de)精度或檢定也**於水的標定結果,實際精度大多沒有實(shí)際標準去驗證,也得不到蒸汽條件下的檢定**。迄今為止,筆(bǐ)者沒有了解到哪個用戶(hù)能全麵地(dì)、真正地按規範要求對強檢流量計實施檢定,檢定往往(wǎng)是選擇性的、局部的。這當然也不能完全怪用戶的不作為,操作上實在有難度,財力物力消耗(hào)巨大(dà); 某些介質能有一個流量儀表反(fǎn)映流量(liàng)變化趨勢就不(bú)錯了。這些難題值得行業人員不斷(duàn)地研究和探討。
2. 3 關於直管段
大多數流量計都需要直管段,但如果實際條件實(shí)在不(bú)能滿足,技(jì)術人員可通過(guò)分(fèn)析管路的流(liú)態、合理選 型、調整施工(gōng)安裝(zhuāng)方式,實現較好的測量效果。
比如測量鼓風(fēng)機 DN1 800 空氣管(guǎn)壓縮氣體流量,風機出口直管段隻有 5 m 左右,進口直管段 4 m左右,進、出口管兩端都是 90°彎。初始(shǐ)流量計安裝在(zài)出口管,流量測量值直接超過量程,後改為安(ān)裝到風機進口。改造後,無論采用進(jìn)口或國產的均速管(guǎn)、V 錐流量計,均實現了很好的測量效果。再如其他管段式儀表,工藝管和流量計兩者的內徑差或安(ān)裝錯位大多會導致測量值超標。 2. 4 關於差壓式(shì)流量計以筆者看來(lái),差壓式流量計遠(yuǎn)沒有理論所講的那麽(me)簡單。
示例 1: 2 種類型流(liú)量計串聯測量 0. 5 MPa、微過熱、20 t /h 的蒸(zhēng)汽流量。兩(liǎng)表相距 6 m 左右,采用同一溫度和壓力、使用相同溫壓補償(cháng)模塊進行補償。測量結果曲線(xiàn)見(jiàn)圖 1。

根據物料平衡反複研究,渦街流量計測量的質量流量動態曲線比較客觀反映了蒸汽流(liú)量的變化; 而 V 錐流量計測量的質量流量偏大 5%。說明該差壓流量計元件(jiàn)沒能產生和實際流量變化對應(yīng)的差壓(yā)。
示例 2: 德爾塔巴和 V 錐流量計(jì)串聯測量某蒸汽流量。蒸汽流量在 40 t /h 左右時,德爾塔巴流量計測量值比 V 錐流量計少 6 t /h。根(gēn)據物料平衡分析結果來看德爾塔巴流(liú)量計更準確(què)。在運行 4 年 後,德爾(ěr)塔巴測量值(zhí)出(chū)現下降,2 個流量計測(cè)量差(chà)增加到 10 t /h。經各方麵檢查無明顯異常。這說明有的差壓類流(liú)量計產生的差壓值穩定性不好。
示例(lì) 3: 某測量水流量的 V 錐流量計開始時測量正常,運行 3 年後無法正(zhèng)常測量。技術人員(yuán)多次檢查(chá)和調試都沒有(yǒu)效果,換(huàn)防(fáng)爆渦輪流量計後測(cè)量非常靈(líng)敏穩定(dìng)。這進一步說(shuō)明了差壓類流量計的複雜性。介質流態對差壓類流量計(jì)測(cè)量結果也(yě)有巨大(dà)影響。
有廠家推出槽管差壓式流量計。這種創新精神及解決(jué)用戶的可測量問題(tí)值得(dé)稱(chēng)讚。但其宣(xuān)稱(chēng)槽管差壓式流量計有 500 ∶ 1的量(liàng)程比值得商榷(què)。先不說測量元件線(xiàn)性度、可重複性(xìng)、普適(shì)性是(shì)否都處於數學可明確表達的範圍,至少(shǎo)不能把(bǎ)差壓變送器可測量出的(de)差壓值,比如將幾十帕或幾(jǐ)百帕以下,也直接理解為能反映流量值。正(zhèng)如幾乎(hū)所有差壓變(biàn)送器測量流量時都有零漂一樣,正負漂移都不能當做流量的測量值,多大的漂(piāo)移不能算其實有時候很難界定(dìng)。其對常用流量範圍(wéi)的測量(liàng)值有多大影響也不易評估。
2. 5 渦街流量計
渦街(jiē)流量計原(yuán)理上與介質性質無(wú)關,沒有可動部件(jiàn),沒有差(chà)壓式流量計類似的零漂,量程比大,且國外品*產品測量模型成熟,產(chǎn)品不容易損壞。這也是筆者推崇進口渦街流量計的(de)原(yuán)因。
某國產產品(pǐn)宣稱(chēng)其渦街流量計量程比(bǐ)超過80 ∶ 1,從理(lǐ)論上和實踐應用上都難(nán)以置信。筆者曾就液體硫磺流量測量向(xiàng)其谘詢,反饋的結果是和常規渦街(jiē)流量計的可測量範圍差不多,壓損還更大,價(jià)格很高,已(yǐ)接近質量流量計價格了(le)。旋進旋渦流量計應用時*好加過濾器(qì),以(yǐ)防止堵塞。
2. 6 不輕易使用插入(rù)式流(liú)量計
類似(sì)插入式防爆渦輪(lún)流量計、插入式(shì)渦街流量計、靶式流量(liàng)計等,以點帶(dài)麵測量流量本(běn)身有難度,介質往往因(yīn)為流量計的插入導致介質流態更加惡化,更難準確測量。靶式流(liú)量計還存在非流量應力產生的嚴重幹擾問題。
2. 7 能源計量的合規性(xìng)
GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備和(hé)管理通則》對各能源介質測量準確性要求很高。其實(shí)有些(xiē)介質流量的測量(liàng),不要說準確(què)度(dù)要求,有時連是否能穩定可(kě)靠的測(cè)量都很(hěn)困難。產(chǎn)品價格昂貴、流量計的周期檢定也是生產廠家難以逾越的坎。
2. 8 安全儀表係統
2014 年,**安監總局發布〔2014〕116 號文《**安全監管總局關於加強化工安全儀表係統管(guǎn)理的指導意見》,相關內容有: 1) 從 2018 年 1 月 1 日起,所有新建涉及“兩重點一(yī)重大”的化工裝(zhuāng)置和危險(xiǎn)化學品儲存設施要設計符(fú)合要求的安全儀表係統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全(quán)儀表(biǎo)係統,從 2020 年 1 月 1 日起 ,應(yīng)執行功能安全相關標準要求,設計符合要求的安全儀表係統; 在(zài)役裝置 2019 年底前完成安(ān)全儀表係(xì)統評估和完善工作。 2) 老舊裝置及新建項目如未(wèi)配套安全儀表係統和未進行 SIL 定級(jí)則將不核(hé)發新的《安(ān)全生產許可證》。
筆者無法預測該(gāi)規定是否會得到認真有效地執行,但麵對(duì)日益嚴格的安全管控趨勢,硫酸行業這麽多生(shēng)產廠該(gāi)何去何從。
安監總科技〔2016〕100 號文《關於推動安全(quán)生產科技創新若幹(gàn)意見》指出,應係統部署機械化換人、自動化減人這一科技創新(xīn)在安全生(shēng)產中對(duì)遏製重特大事故的作(zuò)用。顯然(rán),實施好的流量儀表檢測方案,能促進這些工作,也是基礎性(xìng)工作。
筆者認為,自動(dòng)化儀表控製才是減(jiǎn)少裝置安全風(fēng)險根本性的主(zhǔ)要手段。其中需要注意以下兩點:
1) 儀表選型要很好適應所測量(liàng)的(de)環境,*好能達到 3 年免維護(hù)穩定(dìng)可靠運行,冗餘的儀表也要(yào)滿足。筆者過去十幾年(nián)使用國產帶有電子線路的儀表中,3 年內大部分都會出現故障,甚至(zhì)報廢。而進口的( 含合資) 大多數產品十幾年自身不會出現故(gù)障,偶(ǒu)爾會有測量問題。
2) 涉及聯鎖、控製、報警等諸多相關內容,都需要將工作做紮實。自動化儀表方案一定要(yào)優化有效,配置的檢測設備*好一步到位成功運營,且價格不高。隻有這樣,類似的安全儀表係統、自動化減人(rén)才能(néng)得到公司的大力支持,**的政(zhèng)策才能真正落地,企業的安全才能得到真(zhēn)正的、*大程度的保障(zhàng)。