倪彤云

(貴州化肥廠有限責(zé)任公司，貴陽 551415)

0　引言

貴州化肥廠有限責(zé)任公司是一家年產(chǎn)250kt合成氨、300kt尿素、200kt尿基高塔造粒復(fù)合肥的化工企業(yè)，由于影響能源計(jì)量儀表精度的因素很多，對能源計(jì)量儀表精度的問題一直沒有得到很好的解決，對公司實(shí)行經(jīng)濟(jì)責(zé)任成本考核，特別是對生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化操作，能源計(jì)量儀表反映的數(shù)據(jù)正確與否就更為重要。能源計(jì)量儀表如果能夠真實(shí)反映實(shí)際流量，則能夠及時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)、正確調(diào)度，提高產(chǎn)量、節(jié)能降耗，所以如何提高能源計(jì)量儀表的精度是我公司降低成本的一個(gè)十分重要課題。水、汽、氣是我公司工藝車間主要能耗，雖然能源計(jì)量儀表已基本配備，但從我公司這些能源計(jì)量儀表使用的情況來看，在計(jì)量精度上還存在著一定的問題。這些問題有設(shè)計(jì)、安裝或儀表本身的問題，也有工藝參數(shù)的變化、外界條件的改變以及人為等因素，某些影響能源計(jì)量儀表精度的因素是很難克服的，但絕大多數(shù)因素是完全可以克服的。

目前我公司能源計(jì)量儀表基本配齊，已基本滿足生產(chǎn)需要，在儀表的選型上也是比較合理和先進(jìn)的，儀表精度也基本滿足要求，但仍然經(jīng)常發(fā)生計(jì)量不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，以下對我公司能源計(jì)量儀表精度產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析并提出改進(jìn)措施。

1　能源計(jì)量儀表誤差分析

流量測量的實(shí)用公式可表示為：

(1)

(2)

式中：Q為體積流量標(biāo)尺上限；G為質(zhì)量流量標(biāo)尺上限；a為流量系數(shù)；ε為流束膨脹系數(shù)；d為節(jié)流件開孔尺寸；Δp為差壓上限；ρ為被測流體密度。

可以看出，測量誤差的大小決定于流量系數(shù)a的誤差、流束膨脹系數(shù)ε的誤差、節(jié)流件開孔尺寸直徑d的誤差、被測流體密度ρ的誤差以及差壓Δp的誤差，而總誤差包括了基本誤差和附加誤差，其中基本誤差是指流量計(jì)的設(shè)計(jì)、安裝和使用完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，無法再減小或消除的誤差，這種誤差是必然存在的，該誤差與附加誤差比較是相當(dāng)小的，可以忽略。以下主要討論我公司在實(shí)際使用中產(chǎn)生的附加誤差(按產(chǎn)生附加誤差因素的主次)。

1.1　被測流體密度ρ的影響

被測流體密度ρ對于流量測量的影響是相當(dāng)大的，實(shí)際工作壓力、溫度與設(shè)計(jì)的工作壓力、溫度發(fā)生偏差時(shí)，將產(chǎn)生較大的附加誤差，對于液體流量，當(dāng)溫度發(fā)生偏差時(shí)，影響較大，而壓力發(fā)生偏差時(shí)，影響很小。對于蒸汽和氣體，當(dāng)溫度或壓力發(fā)生改變時(shí)，都有很大影響。例：變換系統(tǒng)高壓蒸汽流量原設(shè)計(jì)壓力為2.8MPa、溫度400℃，而目前實(shí)際工作壓力一般在2.6MPa左右，即使溫度不變，如不進(jìn)行校正，則測得值將產(chǎn)生3.6%的正誤差，可想而知，如不進(jìn)行修正則該能源計(jì)量儀表就失去了意義。

1.2　孔板開孔直徑d的附加誤差

孔板的實(shí)際直徑與設(shè)計(jì)值發(fā)生偏差時(shí)，流量測量結(jié)果也將產(chǎn)生附加誤差，一般如果孔板開孔的實(shí)際直徑比原設(shè)計(jì)值大，流量測量將產(chǎn)生負(fù)誤差，反之是正誤差。例：原221工號軟水流量孔板實(shí)際開孔直徑比原設(shè)計(jì)開孔直徑大2%，結(jié)果測量值比實(shí)際值低4%(當(dāng)其它參數(shù)不變的情況下)，故以前往往發(fā)生出工段軟水比進(jìn)工段軟水流量大的怪現(xiàn)象。

1.3　流量系數(shù)a 的附加誤差

a與管道內(nèi)徑、節(jié)流件開孔尺寸、流體的密度、差壓計(jì)差壓的大小等因素有關(guān)。

1)當(dāng)差壓計(jì)節(jié)流件前后的最小直管段沒有滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，將產(chǎn)生附加誤差，所產(chǎn)生的附加誤差對于孔板來講，直管段長度減少一半(孔板前)則附加誤差大約增加一倍。一般情況下產(chǎn)生負(fù)誤差，因最小直管段沒有滿足要求時(shí)，節(jié)流件產(chǎn)生的差壓將減小，對于孔板來講直徑比β(β=d/D，D為管道內(nèi)徑)越大，直管段影響越大。例：當(dāng)β=0.8時(shí)，直管段長度為20D，附加誤差為-0.7%；當(dāng)直管段長度為5D時(shí)，附加誤差可達(dá)-3.1%左右。另外管道內(nèi)壁的粗糙度也將影響a，管道內(nèi)壁腐蝕越嚴(yán)重，管徑越小，影響越大。對此我公司對變脫進(jìn)口變換氣流量計(jì)安裝位置按要求進(jìn)行了改造，將碳鋼管改為不銹鋼管，并定期對管道及流量計(jì)進(jìn)行清洗，確保其準(zhǔn)確性。

2)如節(jié)流件是環(huán)室孔板，則環(huán)室開孔內(nèi)徑大或小都將產(chǎn)生附加誤差(環(huán)室開孔直徑要求1D≤Df≤1.02D)，一般情況下誤差的大小與β有關(guān)，β越大，產(chǎn)生的誤差也越大。

4)節(jié)流件上、下游有管徑突變，也將產(chǎn)生附加誤差，產(chǎn)生附加誤差的大小與β、管徑突變程度及離節(jié)流件的距離等有關(guān)。例：208工號0.5MPa/cm2蒸汽流量孔板是裝在Dg350的管道上，因該低壓蒸汽管道都是用的Dg400管道，節(jié)流件前后大約1m處就是異徑管，所以原低壓蒸汽產(chǎn)生較大誤差，致使全公司低壓蒸汽很難平衡。

5)節(jié)流件加工尺寸的影響。如孔板直角入口邊緣不銳利，孔板加工厚度(E≤0.05D)超過標(biāo)準(zhǔn)或孔板開孔尺寸超過標(biāo)準(zhǔn)以及長期使用過程中因磨損、損傷、污染、油脂、灰塵等堆積的影響，使流量系數(shù)a增大，誤差可由初期±1%增加到±20%左右。例：我公司造氣車間、合成車間半水煤氣流量孔板就屬這種情況，特別在每年大修前，由于孔板前堆積了大量的水和煤渣等，使煤氣流量比實(shí)際值增高13%左右。

6)在安裝過程中不合規(guī)范也將產(chǎn)生較大的附加誤差，如取壓孔位置及孔徑大小、墊片內(nèi)孔大小，引壓管的安裝及引壓管內(nèi)徑的大小等都將產(chǎn)生附加誤差。

1.4　流束膨脹系數(shù)ε的誤差

由于流束膨脹系數(shù)ε與β及節(jié)流件所產(chǎn)生的差壓和流體的工作壓力有關(guān)，當(dāng)以上參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，ε值也將發(fā)生變化，而在測量流量時(shí)，一般都是以設(shè)計(jì)時(shí)的ε值來作為依據(jù)的，當(dāng)工藝參數(shù)與設(shè)計(jì)值有差別時(shí)，必將使測量的流量值與實(shí)際流量值有一差值，也就是說由于ε值的改變而將產(chǎn)生一個(gè)附加誤差。

1.5　其它影響差壓Δp的因素

即使節(jié)流件能夠產(chǎn)生正確的差壓Δp，該值通過導(dǎo)壓管傳遞到二次儀表及三次儀表上也不一定將節(jié)流件產(chǎn)生的差壓值反映出來，還有許多影響因素，例如二次表、三次表本身的精度、安裝中是否符合規(guī)范、正負(fù)導(dǎo)壓管在傳導(dǎo)正負(fù)壓過程中內(nèi)部阻力是否相等、取壓孔的直徑是否相等、傳遞過程中閥門及管道口徑是否足夠大、閥門的開度以及測量液體時(shí)導(dǎo)壓管中是否有氣體積存、測量氣體時(shí)，導(dǎo)壓管中是否有液體積存等等，所有這些因素都直接影響差壓Δp值，也就影響了測量的精度。

2　提高我公司能源計(jì)量儀表精度的措施

從以上分析可知，影響能源計(jì)量儀表精度的因素是多方面的，只要稍有疏忽就會使能源計(jì)量儀表造成較大誤差。為提高能源計(jì)量儀表的精度，必須要在設(shè)計(jì)上、安裝上把好關(guān)，并在使用過程中隨時(shí)采集各種參數(shù)，如發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的參數(shù)與原設(shè)計(jì)相差較大時(shí)，就應(yīng)及時(shí)采取措施。

2.1　對流體密度ρ產(chǎn)生誤差所采取的措施

我公司流量計(jì)量中流體密度ρ的影響最大，這主要是設(shè)計(jì)時(shí)所采用的工藝參數(shù)與實(shí)際使用過程中的參數(shù)相差較大而造成的。例如：我公司變換高壓蒸汽原設(shè)計(jì)表壓為2.8MPa、溫度為400℃，現(xiàn)改為表壓2.6MPa、溫度為390℃重新計(jì)算，這樣使設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)基本接近，使流體密度ρ的影響大大減小。

2.2　對孔板開孔直徑d產(chǎn)生誤差所采取的措施

對孔板開孔直徑d，首先應(yīng)把好加工關(guān)，在加工時(shí)盡量保證加工精度，加工完后在安裝前必須測量d的準(zhǔn)確度，如有誤差，一種方法是另外加工，一種是根據(jù)實(shí)測d重新計(jì)算差壓值，這樣也能減小誤差。

2.3　對于流量系數(shù)a 影響測量精度所采取的措施

雖然流量系數(shù)a與多種參數(shù)有關(guān)，但只要對以上影響測量精度的因素采取了有效措施，其它因素是完全可以克服的。其中最主要的就是把好安裝關(guān)，選擇節(jié)流件安裝的位置時(shí)一定要保證滿足最小直管段的要求，并盡量避免在節(jié)流件前后一定距離內(nèi)有異徑管，節(jié)流件在安裝時(shí)要盡量減小不同軸度等等，則流量系數(shù)a的影響將會減小到最低程度。

2.4　對于流束膨脹系數(shù)ε及差壓Δp影響測量精度應(yīng)采取的措施

對流束膨脹系數(shù)ε只能在設(shè)計(jì)時(shí)選取工藝參數(shù)盡量接近實(shí)際工作狀態(tài)時(shí)的參數(shù)計(jì)算，如實(shí)際工作參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)相差較大時(shí)則應(yīng)重新計(jì)算ε，對于差壓Δp主要是注意保證從節(jié)流件到傳感器(變送器)壓力損失均等即可。

3　結(jié)束語

通過以上措施并加強(qiáng)管理，能源計(jì)量儀表的誤差控制在允許范圍內(nèi)，能源計(jì)量儀表的精度也得到較大的提高，提高了控制變換系統(tǒng)汽氣比的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，年節(jié)約蒸汽150t以上，對指導(dǎo)工藝參數(shù)的調(diào)整、判斷氣體損失大小、閥門泄漏狀況有直接的依據(jù)，在保證流量的準(zhǔn)確性和可靠性前提下，對合成氨系統(tǒng)包括脫硫循環(huán)量、甲醇產(chǎn)量、系統(tǒng)跑冒滴漏等做到合理運(yùn)行，準(zhǔn)確及時(shí)判斷系統(tǒng)工況，最大限度地達(dá)到節(jié)能降耗、長周期運(yùn)行。

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