鮑春林

（中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南 洛陽(yáng) 471012）

質(zhì)量流量計(jì)在燃料氣計(jì)量中的應(yīng)用

鮑春林

（中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南 洛陽(yáng) 471012）

采用質(zhì)量流量計(jì)提高燃料氣計(jì)量準(zhǔn)確性，為加熱爐用能優(yōu)化提供計(jì)量依據(jù)。

質(zhì)量流量計(jì)；燃料氣計(jì)量

洛陽(yáng)分公司加熱爐燃料氣計(jì)量絕大多數(shù)采用孔板差壓式流量計(jì)，即采用體積測(cè)量值法，根據(jù)化驗(yàn)密度和體積流量值計(jì)算燃料氣耗量。燃料氣的密度波動(dòng)大且不能實(shí)時(shí)在線采集，加上節(jié)流件磨損、腐蝕以及維修等因素，導(dǎo)致孔板測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高，各裝置每月上報(bào)的燃料氣消耗數(shù)據(jù)與實(shí)際嚴(yán)重不符。

本文試圖總結(jié)質(zhì)量流量計(jì)用于燃料氣計(jì)量中的一些經(jīng)驗(yàn)做法，供同行參考。

1 質(zhì)量流量計(jì)的使用特性

1.1 質(zhì)量流量計(jì)由傳感器和信號(hào)處理器組成，流量傳感器是一種基于科里奧利力效應(yīng)的諧振式傳感器，可直接測(cè)量出流體的質(zhì)量。其硬件原理框圖如下：

1.2 科氏質(zhì)量流量計(jì)，利用流體流過(guò)振動(dòng)的振動(dòng)管時(shí)產(chǎn)生的科氏力，使振動(dòng)管發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致兩個(gè)傳感器的輸出信號(hào)之間存在相位差，通過(guò)測(cè)出相位差和信號(hào)頻率即可得到質(zhì)量流量。

1.3 測(cè)量氣體的性能要求

寬量程比，更高的測(cè)量準(zhǔn)確度且長(zhǎng)期穩(wěn)定，更寬的測(cè)量范圍，溫漂時(shí)漂最低，體積小、重量輕，硬件簡(jiǎn)單可靠，高復(fù)現(xiàn)性，能耗低，環(huán)境溫度影響近似于零。變送器硬件簡(jiǎn)單，體積更小，可靠性更高，通用性好，用戶可以在過(guò)程控制應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)直接替換發(fā)生故障的變送器，而不用拆下傳感器一同標(biāo)定，這樣會(huì)極大地提高維修效率，節(jié)約成本。

2 用質(zhì)量流量計(jì)實(shí)現(xiàn)燃料氣計(jì)量

2011年檢修期間，我們?cè)诟骷訜釥t進(jìn)燃料氣主管線上安裝了13臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)。由于長(zhǎng)期不真實(shí)的“經(jīng)驗(yàn)”數(shù)據(jù)，加上計(jì)量認(rèn)知上的偏差，車間和相關(guān)部門懷疑、不認(rèn)可新上的質(zhì)量流量計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)2011年11月11日至30日加熱爐燃料氣焓值差、燃料氣熱值和加熱爐熱效率計(jì)算每臺(tái)爐子燃料氣消耗的理論測(cè)算值，采用新上質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量值分別與理論測(cè)算值、孔板體積測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：三種測(cè)量方法在焦化、四聯(lián)合、蠟油加氫、航煤加氫和直柴加氫小用戶裝置上數(shù)值較接近，但在常壓、重整和芳烴大用戶裝置上偏差較大。為驗(yàn)證質(zhì)量流量計(jì)的準(zhǔn)確性，我們開(kāi)展了“燃料氣計(jì)量?jī)?yōu)化專題”活動(dòng)。

第一，比對(duì)。對(duì)于差量較大的質(zhì)量流量計(jì)，計(jì)量管理中心牽頭，技術(shù)質(zhì)量處、生產(chǎn)調(diào)度處、機(jī)械動(dòng)力處、質(zhì)檢中心和相關(guān)車間配合，經(jīng)兩周時(shí)間，對(duì)一聯(lián)合FT161、三聯(lián)合FT4001A、芳烴16FI400三臺(tái)燃料氣質(zhì)量流量計(jì)的各種參數(shù)采集、同時(shí)采樣化驗(yàn)密度，并同步采集各個(gè)爐子孔板流量計(jì)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：質(zhì)量流量計(jì)的顯示密度與化驗(yàn)換算工況后的密度基本相符；而三臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的體積值與孔板流量計(jì)的體積量不相符，無(wú)法比對(duì)。

第二，調(diào)研。為進(jìn)一步查找原因，計(jì)量管理中心請(qǐng)廠家技術(shù)人員又對(duì)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)異常；在先后調(diào)查了解石家莊、金陵、齊魯、濟(jì)南等煉廠燃料氣計(jì)量的基礎(chǔ)上，分析認(rèn)為：質(zhì)量流量計(jì)運(yùn)行可靠、計(jì)量準(zhǔn)確；孔板流量計(jì)因使用年限較長(zhǎng)，磨損嚴(yán)重，體積數(shù)據(jù)不準(zhǔn)；燃料氣密度的變化帶來(lái)體積推算質(zhì)量時(shí)誤差大，最終導(dǎo)致孔板流量計(jì)測(cè)量誤差大。

第三，外送檢定。為消除計(jì)量爭(zhēng)議，經(jīng)請(qǐng)示分公司領(lǐng)導(dǎo)同意后，由計(jì)量管理中心、能源管理處和使用車間共同將質(zhì)量流量計(jì)外送至國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站成都分站進(jìn)行第三方實(shí)流檢定。檢定結(jié)果表明：流量計(jì)誤差優(yōu)于1%，符合計(jì)量要求。

第四，職能部門相互協(xié)作。機(jī)械動(dòng)力處做好加熱爐優(yōu)化，提高加熱爐效率；技術(shù)質(zhì)量處牽頭查找燃料氣中氮?dú)夂扛咴?，并通過(guò)與兄弟企業(yè)對(duì)比分析，如異常制定整改措施；開(kāi)展裝置對(duì)標(biāo)，燃料氣消耗納入計(jì)劃定額管理。

第五，及時(shí)跟蹤和處理。計(jì)量管理中心指派專人定期現(xiàn)場(chǎng)檢查新上質(zhì)量流量計(jì)，旬、月現(xiàn)場(chǎng)抄表跟蹤并會(huì)同工藝人員查找分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)聯(lián)系廠家處理。

通過(guò)上述工作，質(zhì)量流量計(jì)數(shù)據(jù)較真實(shí)地反映了各裝置燃料氣的使用情況，得到了裝置和相關(guān)部門的認(rèn)可，為裝置節(jié)能降耗和優(yōu)化操作提供了計(jì)量依據(jù)。

3 使用中存在的問(wèn)題

3.1 流量計(jì)入口被堵。有一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)（管線管徑DN150、流量計(jì)通徑DN100）流量指示8.8 t／h，流量計(jì)入口壓力0.45MPa，出口壓力0.1MPa，而改走旁路時(shí)出、入口壓力均為0.43MPa。

隔離拆下該流量計(jì)，檢查發(fā)現(xiàn)流量計(jì)入口處被雜物堵塞；處理后重新安裝、進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，流量指示6.5 t／h，且流量波動(dòng)平穩(wěn)。

3.2 燃料氣帶液。在冬季，質(zhì)量流量計(jì)出現(xiàn)指示數(shù)值大，與生產(chǎn)工況不符，平時(shí)用量為1.1 t／h，突然指示為1.8 t／h；關(guān)閉上下游閥門，進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，流量計(jì)報(bào)警提示：零點(diǎn)過(guò)大，無(wú)法進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定；同時(shí)質(zhì)量流量計(jì)顯示的燃料氣密度也變大。

分析判斷在冬季由于氣溫低、沒(méi)有伴熱，燃料氣發(fā)生液化。

打開(kāi)副線閥，關(guān)閉該流量計(jì)上下游閥，打開(kāi)排污閥，排出大量液體后重新進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，未出現(xiàn)警報(bào)信息，恢復(fù)正常。

因此，對(duì)于含有水汽或雜質(zhì)的燃料氣，流量計(jì)應(yīng)裝在上方的管線上，旁路走下方，這樣可避免水汽冷凝或雜質(zhì)帶來(lái)的影響；同時(shí)加裝伴熱管線，定期排液。

第三，零點(diǎn)不穩(wěn)，標(biāo)定零點(diǎn)困難。流量計(jì)指示波動(dòng)大，關(guān)閉上、下游閥，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，流量計(jì)顯示報(bào)警：零點(diǎn)不穩(wěn)定，不能進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。

出現(xiàn)零點(diǎn)不穩(wěn)可能有兩方面的因素：一是介質(zhì)形成氣液混合體，狀態(tài)不穩(wěn)，波動(dòng)大；二是存在現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾或機(jī)械振動(dòng)。

現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)關(guān)閉上、下游閥門，檢查零點(diǎn)，判斷介質(zhì)是否穩(wěn)定；檢查地線連接可靠與否，降低電磁干擾影響；再進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，恢復(fù)正常。

第四，流量在零和滿量程間跳動(dòng)。運(yùn)行中，有一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)指示流量在零和滿量程間跳動(dòng)，嚴(yán)重偏離生產(chǎn)實(shí)際。

出現(xiàn)流量跳動(dòng)可能有兩方面的因素：一是介質(zhì)壓力、流量不穩(wěn)，波動(dòng)大；二是夾帶液體，形成氣液兩相。

檢查該表安裝情況，發(fā)現(xiàn)流量計(jì)口徑小，懷疑流速偏高。打開(kāi)副線降低流量，結(jié)果流量指示穩(wěn)定；打開(kāi)排污閥排放液體后，指示恢復(fù)正常。

第五，傳感器的激勵(lì)線圈不啟動(dòng)。有一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)安裝，通電調(diào)試完成后，投入運(yùn)行時(shí)流量計(jì)無(wú)指示。

對(duì)流量計(jì)的安裝形式、傳感器和變送器之間的接線、變送器的參數(shù)設(shè)置、電源逐一進(jìn)行檢查，均不存在問(wèn)題。用手感覺(jué)傳感器有流量通過(guò)，但沒(méi)有啟動(dòng)跡象。

用萬(wàn)用表測(cè)量電源，示值為23.5 V。用干電池作為電源進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)傳感器的激勵(lì)線圈需要近30V才能啟動(dòng)，這樣找到了流量計(jì)不指示的原因。原來(lái)是給流量計(jì)供電的電源經(jīng)過(guò)DCS后電壓變低，致使傳感器的激勵(lì)線圈不能啟動(dòng)。

解決方案是重新放專線給這臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)供電；實(shí)施后，流量計(jì)運(yùn)行正常。

4 做好質(zhì)量流量計(jì)的正常維護(hù)

4.1 定期檢查流量計(jì)零點(diǎn)。確認(rèn)流量計(jì)零點(diǎn)示值小于零點(diǎn)穩(wěn)定度，記錄流量計(jì)零點(diǎn)、工作條件、環(huán)境條件參數(shù)，同歷史記錄數(shù)據(jù)比較，確定流量計(jì)的零點(diǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性和潛在的影響因素；新投用的質(zhì)量流量計(jì)，一至三周內(nèi)每周檢查一次；以后每季度做一次。

4.2 檢查流量傳感器。流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)使用，會(huì)受到腐蝕性氣體、潮濕或粉塵等腐蝕或損壞傳感器接線口處的密封、接線端子，造成流量計(jì)不能正常運(yùn)行。

4.3 定期全面檢查。從傳感器的外觀、安裝牢固程度、工藝管線的振動(dòng)、變速器和顯示儀的指示，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，保證流量計(jì)的計(jì)量特性。

4.4 定期檢定、校準(zhǔn)和比對(duì)，確認(rèn)質(zhì)量流量計(jì)的運(yùn)行是否可靠。

4.5 質(zhì)量流量計(jì)在使用中應(yīng)進(jìn)行小流量切除，要定期檢查所設(shè)置的參數(shù)，查看參數(shù)是否發(fā)生變化，以保證燃料氣計(jì)量準(zhǔn)確。

4.6控制流速，正常保持在＜100m／s，最好工作在50m/s；高流速產(chǎn)生的噪聲影響計(jì)量準(zhǔn)確性和重復(fù)性，會(huì)嚴(yán)重磨損一次件測(cè)量管，從而降低流量計(jì)的使用壽命。

4.7 加熱爐燃料氣消耗大小與煉廠燃料氣組分變化十分密切，在質(zhì)量流量計(jì)指示值偏高或異常時(shí)要及時(shí)考慮煉廠燃料氣組分變化帶來(lái)的影響；由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線組分采集，必要的化驗(yàn)采樣和分析頻次是必要的。

5 綜上

實(shí)踐表明：按規(guī)范要求設(shè)計(jì)、安裝，做好日常檢查、維護(hù)，及時(shí)處理異常情況，國(guó)產(chǎn)質(zhì)量流量計(jì)用于燃料氣準(zhǔn)確計(jì)量是可行的；相對(duì)進(jìn)口超聲流量計(jì)，也是經(jīng)濟(jì)的。

[1]肖素琴，韓原義.質(zhì)量流量計(jì)[M].北京：中國(guó)石化出版社.

TH814

A

1671-0037（2014）05-92-1.5

鮑春林（1965.7-），男，本科，工程師，研究方向：計(jì)量管理工作。