于曉輝

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250101)

?

流量計(jì)選型的模糊決策

于曉輝

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250101)

摘要：將合適的流量計(jì)用到適合的工況，是工程設(shè)計(jì)人員及用戶十分關(guān)心的問題。將模糊綜合評價(jià)引入流量計(jì)的選型，并以實(shí)際工況為例，通過建立多級模糊評價(jià)體系后對各流量計(jì)進(jìn)行綜合評價(jià)，所得結(jié)果較為合理和可信。該方法可在流量計(jì)的選型過程中為設(shè)計(jì)人員提供決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：模糊綜合評價(jià)差壓式流量計(jì)儀表選型合成氨

流量計(jì)的選型一直是工程設(shè)計(jì)中的重要部分，在眾多的流量計(jì)類型中，將合適的流量計(jì)應(yīng)用到適合的工況，不僅是用戶十分關(guān)心的問題，也是工程設(shè)計(jì)人員的目標(biāo)。流量計(jì)選型的影響因素眾多，應(yīng)用的場合復(fù)雜，不同類型的流量計(jì)常可適用于同一場合。在流量計(jì)選型前，設(shè)計(jì)人員需要充分了解工況，根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過初選—復(fù)選—優(yōu)選的過程，確定流量計(jì)的類型，整個(gè)選型過程充滿了模糊判斷。

模糊綜合評價(jià)[1-2]作為模糊數(shù)學(xué)的一種具體應(yīng)用方法，對多因素、多層次的復(fù)雜問題評判效果比較好而得到了廣泛的應(yīng)用。本文基于模糊綜合評價(jià)法與專家經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合合成氨生產(chǎn)裝置的某實(shí)際工況，對多種類型的流量計(jì)進(jìn)行模糊綜合評價(jià)，以對流量計(jì)的選型提供依據(jù)。

1模糊綜合評價(jià)方法

模糊綜合評價(jià)是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從而進(jìn)行綜合評價(jià)的一種方法。模糊綜合評價(jià)可分為單級和多級綜合評價(jià)，本文應(yīng)用二級模糊綜合評價(jià)，計(jì)算步驟如下：

1) 建立評價(jià)對象集Y={Y1， Y2， …， Yp}。

3) 建立評語集V={v1， v2， …， vm}，即確定評語等級。

7) 綜合評價(jià)結(jié)果分析。

2模糊綜合評價(jià)在流量計(jì)選型中的應(yīng)用實(shí)例

以山東某合成氨生產(chǎn)裝置為例，工藝流程需要測量進(jìn)變脫工段的變換氣流量，允許的壓力損失越小越好，具體工況見表1所列。

表1　工藝流量條件

根據(jù)文獻(xiàn)[3]中“表A.0.1流量儀表選型參考表”： 當(dāng)工藝介質(zhì)為氣體時(shí)，宜選用差壓式流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)和熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)等；第6.1.8條又規(guī)定“在滿足測量要求的情況下，宜選用差壓式流量計(jì)”。因此，該工況宜選用差壓式流量計(jì)(孔板、噴嘴、文丘里管、楔形管、彎管、均速管)。

1) 設(shè)Yi表示第i種差壓式流量計(jì)，則評價(jià)對象集為： Y={Y1， Y2， Y3， Y4， Y5， Y6}={孔板，噴嘴，文丘里管，楔形管，彎管，均速管}。

2) 文獻(xiàn)[4]將流量計(jì)選型考慮因素分為儀表性能、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件與經(jīng)濟(jì)因素(共包含47個(gè)子因素)；文獻(xiàn)[5]進(jìn)一步總結(jié)為重復(fù)性、精確度、直管段、壓力損失、量程比等十幾個(gè)因素?？紤]到該工況的實(shí)際情況，還應(yīng)去掉： 等同因素，如重復(fù)性(重復(fù)性取決于差壓變送器[4])；無關(guān)因素，如雙向測量能力(該工況只需單向測量)；過分因素，如量程比(3∶1的量程比已符合該工況的期望)。根據(jù)該工況工藝條件最終確定的模糊綜合評價(jià)指標(biāo)體系如圖1所示，評價(jià)指標(biāo)見表2所列。

圖1　差壓式流量計(jì)選型模糊綜合評價(jià)指標(biāo)體系

差壓式流量計(jì)精確度,%壓力損失長期穩(wěn)定性使用壽命儀表購置費(fèi)安裝費(fèi)流量校驗(yàn)費(fèi)運(yùn)行費(fèi)維護(hù)費(fèi)修理費(fèi)孔板1.5中～大最差短低～中低～高最低中～高低最低噴嘴1.5小～中差中中中中中～高中低文丘里管1.5小好長中～高高最低～高低～中中中彎管1.0～2.5小中長低～中中最低低低最低楔形管1.0～5.0中中中中中中中低中均速管1.0～4.0小中中低～中中中～高低低低

3) 表2中的各定性指標(biāo)是按照5個(gè)等級評價(jià)流量計(jì)，因而評語集為V={v1， v2， v3， v4， v5}={很好，好，中，差，很差}，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3所列。

表3　評價(jià)指標(biāo)的評語等級對照

4) 從表2與表3來看，各差壓式流量計(jì)存在某項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)與評語等級一對一的情況，則對該評語等級的隸屬度取值為1；也存在某項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)跨越多個(gè)評語等級的情況，如楔形管流量計(jì)的精確度跨越了“好～很差”4個(gè)等級，則對所跨越的全部評語等級的隸屬度取平均值。以孔板流量計(jì)Y1為例，分別對第二級因素集U1和U2的各個(gè)因素進(jìn)行單因素評價(jià)，得到R1(Y1)， R2(Y1)為

5) 在模糊綜合評價(jià)中，權(quán)重是至關(guān)重要的，它反映了各個(gè)因素在綜合評價(jià)過程中所占有的地位或所起的作用，直接影響到綜合評價(jià)的結(jié)果。為客觀地反映實(shí)際情況，采用專家估測法[1]確定應(yīng)用于該工況的權(quán)重。以第二級因素集U1為例，表4為10位專家分別對各因素權(quán)重的打分(滿分100分)。

表4　專家評分

同樣，根據(jù)以上步驟，可得其他流量計(jì)的模糊綜合評價(jià)結(jié)果，見表5所列。

表5　各差壓式流量計(jì)的模糊綜合評價(jià)結(jié)果

7) 綜合評價(jià)結(jié)果分析。采用加權(quán)平均原則對模糊綜合評價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，不僅能評價(jià)出各差壓式流量計(jì)在該工況的等級，而且可以依據(jù)其等級進(jìn)行排序，從而選出該工況最適用的流量計(jì)。加權(quán)平均可表示為

式中： bj——隸屬于第j等級的隸屬度；k——待定系數(shù)(k=1或k=2)，目的是控制較大的bj所起的作用。

計(jì)算可得孔板、噴嘴、文丘里管、彎管、楔形管和均速管的B*(k=2)分別為3.329， 3.041， 2.395， 2.190， 2.991和2.497?？梢宰龀鲈u價(jià)： 彎管最接近于“好”，其次為文丘里管和均速管，而孔板、噴嘴和楔形管則屬于“中”；同時(shí)，彎管、均速管和文丘里管的B*非常接近，說明這3種流量計(jì)均適用于該工況，這也符合文獻(xiàn)[3]中第6.2.3.2條、6.2.4.4條和6.2.4.7條。由于彎管流量計(jì)[7]是國內(nèi)近年來才開始推廣，因而在該工況下的應(yīng)用并不多，目前大量應(yīng)用的是均速管流量計(jì)[8]，并且在該工況下取得了良好的表現(xiàn)。

3結(jié)束語

1) 通過實(shí)例表明，采用模糊綜合評價(jià)法使流量計(jì)的選型更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，并且能綜合專家經(jīng)驗(yàn)得出符合規(guī)范和實(shí)際應(yīng)用情況的評價(jià)結(jié)果。

2) 流量計(jì)應(yīng)用場合眾多，不同的工況需要建立不同的評價(jià)指標(biāo)集，而各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重應(yīng)根據(jù)具體工況綜合專家經(jīng)驗(yàn)后確定。

3) 模糊綜合評價(jià)可為設(shè)計(jì)人員在流量計(jì)選型中提供決策依據(jù)，值得推廣運(yùn)用。

參考文獻(xiàn):

[1]謝季堅(jiān)，劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].3版.武漢： 華中科技大學(xué)出版社，2006： 148-194.

[2]胡永宏，賀思輝.綜合評價(jià)方法[M].北京： 科學(xué)出版社，2000： 167-200.

[3]王雪梅，張悅崑，安鐵夫，等.HG/T 20507—2014自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國計(jì)劃出版社，2014.

[4]陸德民，張振基，黃步余.石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊[M].3版.北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2000： 67-77.

[5]孫延祚.流量儀表的合理選型[J].工業(yè)計(jì)量，2007，17(04)： 20-24.

[6]馬寶祥.平衡流量計(jì)的性能分析[J].石油化工自動(dòng)化，2009，45(03)： 64-65.

[7]馬竹梧.彎管流量計(jì)的進(jìn)展及其在工業(yè)中的應(yīng)用與前景[J].冶金自動(dòng)化，2005(03)： 5-8.

[8]毛新業(yè).均速管流量計(jì)的應(yīng)用與發(fā)展[J].自動(dòng)化儀表，1996，17(01)： 1-6.

Fuzzy Decision on Selection of Flow Meter

Yu Xiaohui

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co. Ltd., Ji’nan, 250101, China)

Abstracts: Utilizing suitable flow meter to right work condition is the main issue concerned by engineering design staff and users. Then the flow meters are conducted with comprehensive evaluation after constructing fuzzy evaluation system. Fuzzy comprehensive evaluation is introduced into flow meter selection with actual working condition as example. The achieved results are reasonable and credible. This method can provide decision basic for instrument engineers to select suitable flow meter.

Key words:fuzzy comprehensive evaluation; differential pressure flow meter; instrument selection; synthesis ammonia

作者簡介：于曉輝(1979—)，男，山東海陽人，碩士學(xué)位，現(xiàn)就職于中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，從事石油化工自控設(shè)計(jì)工作，任工程師。

中圖分類號：TP814

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1007-7324(2016)02-0021-04

稿件收到日期： 2015-11-03。