裴炳安， 邱敬敏，張嘉尹

(1. 中石化洛陽(yáng)工程有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003；2. 中石化勝利油田分公司石油化工總廠，山東 東營(yíng) 257019；3. 溫州市捷達(dá)石化儀表有限公司，浙江 溫州 325000)

一體化自伴熱節(jié)流裝置技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用

裴炳安1， 邱敬敏2，張嘉尹3

(1. 中石化洛陽(yáng)工程有限公司，河南 洛陽(yáng) 471003；2. 中石化勝利油田分公司石油化工總廠，山東 東營(yíng) 257019；3. 溫州市捷達(dá)石化儀表有限公司，浙江 溫州 325000)

針對(duì)石油和化工生產(chǎn)裝置中節(jié)流裝置冬季保溫伴熱存在的能耗高、“跑冒滴漏”現(xiàn)象嚴(yán)重、儀表維護(hù)工作量大等問(wèn)題，提出了將節(jié)流裝置、儀表引壓管、差壓變送器及安裝附件等集成為一體的理念；介紹了一體化自伴熱節(jié)流裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、專用保溫箱設(shè)計(jì)、散熱面積可調(diào)及適應(yīng)性、節(jié)能降耗等方面的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)一體化自伴熱節(jié)流裝置不同公稱直徑時(shí)采用的取壓型式和取壓短管型式，不同工藝介質(zhì)條件時(shí)變送器和保溫箱的結(jié)構(gòu)形式和安裝方式等進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明；并根據(jù)該節(jié)流裝置的使用情況，對(duì)該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提出了意見和建議。

節(jié)流裝置 一體化 自伴熱 取壓型式 專用儀表箱 節(jié)能降耗

在煉油和化工等生產(chǎn)裝置中，節(jié)流裝置是應(yīng)用較廣泛的差壓式流量檢測(cè)儀表之一。節(jié)流裝置流量計(jì)由節(jié)流裝置和差壓變送器組成，節(jié)流裝置直接安裝在工藝管道上，差壓變送器一般安裝在附近地面或設(shè)備平臺(tái)上。由于在節(jié)流裝置和差壓變送器之間的儀表引壓管內(nèi)工藝介質(zhì)是不流動(dòng)的，因而在冬季或環(huán)境溫度較低時(shí)，儀表引壓管內(nèi)的工藝介質(zhì)經(jīng)常會(huì)發(fā)生凍凝，從而導(dǎo)致流量計(jì)無(wú)法正常工作。為了防止儀表引壓管路冬季或環(huán)境溫度較低時(shí)發(fā)生堵塞，必須對(duì)引壓管路進(jìn)行保溫或伴熱。常規(guī)節(jié)流裝置儀表伴熱系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

1) 伴熱管路熱量只有一部分用來(lái)維持引壓管內(nèi)介質(zhì)溫度，剩余熱量則散發(fā)到周圍環(huán)境中損耗掉。

2) 工藝管道內(nèi)高溫介質(zhì)的熱量沒(méi)有得到有效利用。

3) 保溫伴熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接件較多，伴熱管路較長(zhǎng)，儀表維護(hù)工作量較大。

4) 伴熱管路靜密封點(diǎn)較多，使用年限越長(zhǎng)，“跑冒滴漏”現(xiàn)象越嚴(yán)重，能耗越高。

5) 伴熱管路泄漏時(shí)封堵漏點(diǎn)經(jīng)常需要?jiǎng)踊?，存在潛在安全隱患。

6) 引壓管路和伴熱管路現(xiàn)場(chǎng)施工工程量較大，施工質(zhì)量參差不齊，直接影響節(jié)流裝置的測(cè)量精度和長(zhǎng)周期使用。

為了降低節(jié)流裝置儀表伴熱系統(tǒng)的能耗和現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量，減少施工安裝費(fèi)用和使用維護(hù)成本，提高儀表安裝質(zhì)量，2003年，筆者所在單位聯(lián)合對(duì)勝利油田石油化工總廠焦化裝置采用的節(jié)流裝置儀表引壓管路配管方案、儀表保溫伴熱方案、儀表保溫箱結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了深入研究和分析，提出將節(jié)流裝置、引壓管路、差壓變送器、儀表保溫箱等與自伴熱技術(shù)集成一體的理念，并研究開發(fā)出了一種新型一體化自伴熱節(jié)流裝置。該節(jié)流裝置采用取壓法蘭側(cè)面打孔技術(shù)，整體結(jié)構(gòu)更加緊湊合理；專用儀表保溫箱能夠靈活調(diào)整散熱面積，適應(yīng)不同環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度時(shí)的使用需求。2011年，該節(jié)流裝置獲得國(guó)家專利局頒發(fā)的實(shí)用新型專利授權(quán)。

1 一體化自伴熱節(jié)流裝置技術(shù)開發(fā)

1.1技術(shù)特點(diǎn)

一體化自伴熱節(jié)流裝置采用節(jié)流裝置、儀表引壓管路、差壓變送器及安裝附件一體化安裝方式，儀表引壓管路從原來(lái)的平均15m左右縮短到1m以內(nèi)，節(jié)省了大量?jī)x表引壓管。此外，由于將引壓管路和變送器最大限度地貼近工藝管道，利用介質(zhì)熱量對(duì)其進(jìn)行伴熱，取消了常規(guī)的熱水或蒸汽伴熱系統(tǒng)，起到了節(jié)能降耗、減本增效的目的。該節(jié)流裝置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有以下技術(shù)特點(diǎn)：

1) 結(jié)構(gòu)緊湊。在一體化自伴熱節(jié)流裝置中，節(jié)流裝置、引壓短管、一次取壓閥、冷凝容器、三閥組、差壓變送器等集成為一體，安裝空間更加緊湊。由于引壓管路縮短，減小了測(cè)量滯后，儀表測(cè)量精度也更高。

2) 專用保溫箱。該節(jié)流裝置可根據(jù)用戶實(shí)際需求，采用不同結(jié)構(gòu)形式的專用保溫箱。

C/C-SiC復(fù)合材料，是對(duì)C/C復(fù)合材料進(jìn)行基體改性后獲得的復(fù)合材料。C/C復(fù)合材料在高溫下強(qiáng)度高，但抗氧化性差，用SiC陶瓷對(duì)其進(jìn)行基體改性可提高 1 400 ℃ 高溫下的抗氧化性能[7]，而且SiC在 2 000 ℃ 高溫氧化后形成熔融的玻璃相[8]，表現(xiàn)出較好的表面浸潤(rùn)性和愈合性能，由此提高了C/C-SiC復(fù)合材料的高溫抗氧化性。

3) 散熱面積可調(diào)。該節(jié)流裝置的專用保溫箱可以根據(jù)環(huán)境溫度和介質(zhì)溫度變化，現(xiàn)場(chǎng)靈活調(diào)整保溫箱內(nèi)保溫層厚度和保溫箱散熱面積，滿足保溫箱冬季需保溫，夏季需散熱等不同需求。

4) 維護(hù)工作量小。該節(jié)流裝置的熱源穩(wěn)定可靠，由于取消了伴熱管路，使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)常規(guī)伴熱系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生的伴熱管腐蝕、蒸汽泄漏等現(xiàn)象，降低了儀表維護(hù)工作量。

5) 適應(yīng)性強(qiáng)。為了適應(yīng)環(huán)境溫度變化，提高自伴熱的可靠性，可在引壓管路中安裝隔離容器，從而根據(jù)環(huán)境溫度變化情況可加入不同種類的防凍隔離液。

6) 節(jié)能降耗。該節(jié)流裝置利用工藝介質(zhì)自身的熱量對(duì)儀表進(jìn)行伴熱，減少了熱水或蒸汽系統(tǒng)的熱量消耗。

1.2取壓方式

一體化自伴熱節(jié)流裝置根據(jù)取壓法蘭公稱直徑大小，采用如下取壓方式：

1) 節(jié)流裝置取壓法蘭DN≤80，采取端面打孔取壓型式。

2) 節(jié)流裝置取壓法蘭DN≥100，采用側(cè)面打孔取壓型式，如圖1所示。

圖1 一體化自伴熱節(jié)流裝置側(cè)面打孔取壓型式

1.3取壓短管型式

一體化自伴熱節(jié)流裝置根據(jù)取壓法蘭DN大小和取壓方位位置，采用以下取壓短管型式，如圖2所示：

1) 節(jié)流裝置取壓法蘭DN≤100，且下45°取壓時(shí)，采用U型管取壓短管。

2) 節(jié)流裝置取壓法蘭DN≥150，且下45°取壓時(shí)，采用直角型取壓短管(也稱外彎管型取壓短管)。

3) 節(jié)流裝置取壓法蘭150≤DN≤350，且水平取壓時(shí)，采用直角型取壓短管(也稱外彎管型取壓短管)。

4) 節(jié)流裝置取壓法蘭DN≥400，且水平取壓時(shí)，采用直管型取壓短管。

圖2 一體化自伴熱節(jié)流裝置取壓短管型式

1.4安裝要求

當(dāng)節(jié)流裝置安裝在垂直工藝管道上時(shí)，對(duì)于液體介質(zhì)(自下向上流動(dòng))，一體化自伴熱節(jié)流裝置的變送器應(yīng)位于節(jié)流裝置下方；對(duì)于氣體介質(zhì)(自上向下流動(dòng))，一體化自伴熱節(jié)流裝置的變送器應(yīng)位于節(jié)流裝置上方。

當(dāng)節(jié)流裝置安裝在水平工藝管道上時(shí)，根據(jù)測(cè)量介質(zhì)不同，一體化自伴熱節(jié)流裝置采用以下安裝方式：

1) 輕質(zhì)油、水等輕介質(zhì)，取壓口采用水平下45°方位，變送器應(yīng)位于保溫箱下部。

2) 蒸汽介質(zhì)，取壓口采用水平上45°方位，冷凝容器帶上放空閥，引壓管路與工藝管道間設(shè)置隔熱板，變送器應(yīng)位于保溫箱下部。

3) 渣油、蠟油等重介質(zhì)，取壓口采用水平下45°方位，配備隔離容器和沖洗油接口， 變送器應(yīng)位于保溫箱下部。

4) 濕氣體介質(zhì)，取壓口采用水平上45°方位，變送器應(yīng)位于保溫箱上部。

5) 燃料氣等干氣體介質(zhì)，取壓口采用水平上45°方位，變送器應(yīng)位于保溫箱上部。

2 一體化自伴熱節(jié)流裝置應(yīng)用

2003年，勝利油田石油化工總廠在焦化裝置成品油質(zhì)量升級(jí)改造項(xiàng)目中，針對(duì)焦化裝置油質(zhì)重、易著火、能耗大等特點(diǎn)，與洛陽(yáng)工程公司和溫州市捷達(dá)石化儀表公司一起，深入研究了在節(jié)流裝置儀表保溫伴熱系統(tǒng)使用和日常維護(hù)中存在的問(wèn)題，決定將51臺(tái)測(cè)量重油介質(zhì)的節(jié)流裝置儀表保溫伴熱系統(tǒng)改用一體化自伴熱節(jié)流裝置，取得了良好效果。在此基礎(chǔ)上，該廠又對(duì)重油催化15臺(tái)測(cè)量重油的流量?jī)x表保溫伴熱系統(tǒng)采用一體化自伴熱方案進(jìn)行了改造。

2008年，該廠在常減壓、重油催化、柴油加氫等裝置大檢修中，根據(jù)一體化自伴熱技術(shù)在焦化、重油催化中的使用經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)原有一體化自伴熱方案進(jìn)行了仔細(xì)分析和改進(jìn)，并在該廠裝置改造和以后新建項(xiàng)目上大面積推廣使用。截至2012年底，該廠已有549套流量測(cè)量?jī)x表采用了一體化自伴熱節(jié)流裝置，經(jīng)過(guò)連續(xù)幾年冬季持續(xù)低溫的運(yùn)行考驗(yàn)，達(dá)到了降低儀表維護(hù)工作量、提高儀表測(cè)量精度和節(jié)能降耗的使用效果，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

一體化自伴熱節(jié)流裝置在該廠的成功應(yīng)用，解決了冬季長(zhǎng)期困擾北方煉廠的儀表伴熱系統(tǒng)耗能高、儀表故障率高等難題。與傳統(tǒng)伴熱系統(tǒng)相比，一體化自伴熱節(jié)流裝置具有冬季儀表維護(hù)工作量小，測(cè)量穩(wěn)定，節(jié)能降耗、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。一體化自伴熱技術(shù)在煉油、化工裝置壓力測(cè)量?jī)x表保溫伴熱系統(tǒng)改造中具有一定借鑒意義，也可在煤化工、天然氣、冶金、熱電、水處理等領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，具有良好的市場(chǎng)前景和推廣使用價(jià)值。

[1] 上海工業(yè)自動(dòng)化研究所.GB/T 2624.1—2006用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量 第1部分： 一般原理和要求[S].北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2] 上海工業(yè)自動(dòng)化研究所.GB/T 2624.2—2006用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量 第2部分： 孔板[S].北京： 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[3] 朱繼光，曲毓才.提高差壓式流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度方法的研討[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2007，34(03)： 6-7，9.

[4] 朱聰，蔣洪，陽(yáng)朝暉.提高標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2005，24(02)： 45-47.

[5] 陸德民，張振基，黃步余.石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].3版.北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

[6] 中國(guó)石化集團(tuán)北京石油化工工程公司.SH 3005—1999石油化工儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)石化出版社，1999.

[7] 中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司.SH/T 3104—2000石油化工儀表安裝設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)石化出版社，2001.

[8] 中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司.SH 3126—2001石油化工儀表及管道伴熱和隔熱設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)石化出版社，2002.

[9] 中國(guó)石化集團(tuán)蘭州設(shè)計(jì)院.SH 3021—2001石油化工儀表及管道隔離和吹洗設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)石化出版社，2002.

[10] 美國(guó)石油學(xué)會(huì).美國(guó)煉油廠儀表及調(diào)節(jié)系統(tǒng)安裝手冊(cè)(修訂本)[M].蔣照忠，譯.北京： 石油化學(xué)工業(yè)出版社，1976.

TechnologyDevelopmentandApplicationofIntegratedSelf-tracingThrottlingDevice

Pei Bing’an1， Qiu Jingmin2， Zhang Jiayi3

(1． Sinopec Luoyang Engineering Co． Ltd．， Luoyang， 471003， China； 2． Sinopec Refinery of Shengli Oil Field Co． Ltd．， Dongying， 257019， China； 3． Wenzhou Jieda Petrochemical Instrumental Co． Ltd．， Wenzhou， 325000， China)

Aim to the problems of high energy consumption，serious leakage and large instrument maintenance work in winter in petrochemical production plant, ideas of integration of throttling device，pressure pipes，differential pressure transmitter and installation accessories are put forward. The technology features of structure design，special insulation box design，adjustable heat radiation area, flexibility, energy saving and lower consumption of integrated self-tracing throttling device are introduced. The pressure type and pressure pipe type of integrated self-tracing throttling device possessing different nominal diameter, and structure and installation of transmitter and insulation box with different medium are described in detail. Based on application practice of integrated self-tracing throttling device, suggestions and opinions are proposed to the device popularization and application．

throttling device； integrated； self-tracing； pressure type； special insulation box； energy saving and lower consumption

稿件收到日期： 2013-03-26。

裴炳安(1965—)，男，河南洛陽(yáng)人，1985年畢業(yè)于華南工學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)，長(zhǎng)期從事自控工程設(shè)計(jì)和管理工作，現(xiàn)任中石化洛陽(yáng)工程有限公司副總工程師，儀電室主任。

TH814+.5

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1007-7324(2013)03-0023-03