員三妮

（北京石油化工工程有限公司西安分公司，陜西 西安 710075）

引言

隨著國(guó)家對(duì)能源開(kāi)采利用的不斷重視，我國(guó)石化行業(yè)迅速發(fā)展。如何利用相關(guān)技術(shù)更好地提高企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率，已經(jīng)成為了企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)科研人員大量研究發(fā)現(xiàn)，在石油化工行業(yè)，流量?jī)x表應(yīng)用非常廣泛，科學(xué)合理地選用流量?jī)x表可以提升工作效率，降低生產(chǎn)成本。在實(shí)際的選擇中，存在諸多客觀因素，例如面對(duì)不同的流體、不同的外界環(huán)境和不同的成本預(yù)算等，技術(shù)人員必須根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際選擇最適合的流量?jī)x表，因此，本文將針對(duì)當(dāng)前石化生產(chǎn)企業(yè)中影響流量?jī)x表的選用因素來(lái)進(jìn)行探討分析，為石化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 流量?jī)x表的使用及影響因素分析

流量?jī)x表的合理選用對(duì)能否精準(zhǔn)測(cè)量起著至關(guān)重要的作用。在實(shí)際的選用中，要考慮監(jiān)測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)、外界環(huán)境以及產(chǎn)品質(zhì)量的掌控等諸多因素。流量?jī)x表種類(lèi)繁多且都有各自的監(jiān)測(cè)特點(diǎn)，通過(guò)前期對(duì)流量?jī)x表的實(shí)踐性調(diào)研分析，在化工生產(chǎn)中，流量?jī)x表在使用中應(yīng)考慮以下六個(gè)方面：

1）被測(cè)物質(zhì)的主要特性。在測(cè)試之前必須對(duì)被測(cè)物體的特性有足夠的了解，包括檢測(cè)對(duì)象的密度、濕度、溫度和腐蝕性等特點(diǎn)，還需要考慮檢測(cè)液體在流動(dòng)的過(guò)程中是否出現(xiàn)滿(mǎn)管的情況。

2）滿(mǎn)足工藝對(duì)壓力損失的要求。在高壓情況下，工藝介質(zhì)、密度以及粘度都會(huì)發(fā)生很大的改變，對(duì)儀表管路的安裝和尺寸也會(huì)產(chǎn)生一定的變化，這些變化都會(huì)導(dǎo)致流量?jī)x表的性能受到一定程度的影響。在選型之前要核算經(jīng)過(guò)流量?jī)x表后的永久壓力損失是否影響工藝流程。

3）儀表的自身技術(shù)因素。在儀表的選用中還需要考慮儀表的自身技術(shù)性因素，例如儀表的精度是否達(dá)標(biāo)、儀表誤差是否達(dá)到生產(chǎn)要求、儀表在使用中與其他生產(chǎn)設(shè)備是否配套等。

4）生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境因素。石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，外界環(huán)境非常復(fù)雜。高溫、潮濕、電磁干擾、腐蝕性介質(zhì)等諸多因素都會(huì)影響儀表的正常使用和安全性能。儀表選用之前應(yīng)考慮外界因素。

5）儀表能否滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求。在安裝儀表前必須考慮是否滿(mǎn)足規(guī)定的前后直通道長(zhǎng)度，同時(shí)需要考慮耐溫、耐壓、抗震以及安全保護(hù)等問(wèn)題。

6）儀表選擇的使用成本。在保證其他因素均能實(shí)現(xiàn)的情況下，考慮成本因素時(shí)應(yīng)該以確保安全生產(chǎn)為前提。

2 流量?jī)x表主要類(lèi)型及選用原則

流量?jī)x表分為兩大類(lèi)，即就地流量計(jì)和流量變送器。其中就地流量計(jì)包括葉輪式流量計(jì)、浮子流量計(jì)以及容積式流量計(jì)，這幾種流量計(jì)能夠在沒(méi)有電能供應(yīng)的情況下正常工作。流量變送器的種類(lèi)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較豐富，按照其使用原理可以分為體積流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)兩種，目前在化工行業(yè)中比較常見(jiàn)的有節(jié)流壓差式流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)以及電磁流量計(jì)等等，均為體積流量計(jì)。使用體積流量計(jì)，測(cè)量的數(shù)值為體積流量，要想將數(shù)值轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量，需要在系統(tǒng)中加入密度系數(shù)換算。此外在化工生產(chǎn)過(guò)程中，還有一些流量計(jì)，如熱式質(zhì)量流量計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量質(zhì)量流量。

在選擇測(cè)量?jī)x表之前，需要明確以下幾點(diǎn)：是否用于測(cè)瞬時(shí)流量累積值；是測(cè)流量絕對(duì)值還是測(cè)量流量變化值；是用于過(guò)程控制還是計(jì)量計(jì)算；是測(cè)量質(zhì)量流量還是體積流量；流量?jī)x表必須滿(mǎn)足測(cè)量目的要求。

2.1 轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)是根據(jù)節(jié)流原理測(cè)量流體流量的，它是通過(guò)改變流體的流通面積來(lái)保持轉(zhuǎn)子上下的差壓恒定，故又稱(chēng)為變流通面積恒差壓流量計(jì)，也稱(chēng)為浮子流量計(jì)。目前是應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)，僅次于差壓式流量計(jì)，可用于復(fù)雜環(huán)境和各種介質(zhì)條件的工藝流程。

2.2 容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)是利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分隔成為單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)各個(gè)測(cè)量室逐次重復(fù)排出已知體積的次數(shù)來(lái)測(cè)量流體體積累積值。計(jì)量精度高、量程比較大、安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒(méi)有影響。但被測(cè)介質(zhì)種類(lèi)、口徑局限性較大，安裝體積較大，不適用高、低溫場(chǎng)合。

2.3 差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是根據(jù)差壓原理測(cè)量流量的，主要通過(guò)在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生差壓變化，完成流量計(jì)量工作。隨著儀表技術(shù)的快速發(fā)展，這類(lèi)儀表應(yīng)用場(chǎng)合正在減少。

2.4 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是利用電磁技術(shù)運(yùn)行的流量?jī)x表。測(cè)量液體效果較好，但是在測(cè)量中因其對(duì)外界干擾較為敏感，且測(cè)量流體較為單一，因而使用量也非常少。

2.5 超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)是利用檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束的作用來(lái)測(cè)量的流量計(jì)。在石化工業(yè)生產(chǎn)中，特別是在大口徑水管線流量測(cè)試中應(yīng)用廣泛。多通道超聲波流量計(jì)測(cè)量技術(shù)非常成熟，歐美等國(guó)家已經(jīng)將氣體超聲波流量計(jì)作為法定計(jì)量器具。

2.6 渦輪流量計(jì)

渦輪流量計(jì)是葉輪式流量計(jì)的主要品種，傳感器采用多葉片的轉(zhuǎn)子通過(guò)流體的平均流速而得到流量。由于不能夠長(zhǎng)期保持其校驗(yàn)特性，需要定期進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)介質(zhì)的清潔度要求較高，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為通用的一類(lèi)流量計(jì)。

3 流量?jī)x表選用原則探析

流量?jī)x表采用單個(gè)5 V 電源供電。經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輸出電壓針對(duì)5 mV/℃校準(zhǔn)。采用5 V 單電源時(shí)，輸出在大約75 mV～4.75 V 之間保持線性，對(duì)應(yīng)于15～950 ℃的溫度范圍。針對(duì)以上流量表的特點(diǎn)，我們?cè)谶x擇儀表時(shí)應(yīng)注意以下原則：

1）確保精度。在測(cè)量過(guò)程中首先要滿(mǎn)足技術(shù)要求，達(dá)到生產(chǎn)要求。

2）重復(fù)利用。確保合理的預(yù)算，降低生產(chǎn)成本，需要選擇可重復(fù)使用的測(cè)量?jī)x表。

3）具備自動(dòng)調(diào)整功能。具備自動(dòng)調(diào)整功能的儀表在安裝之后，可提高儀表使用壽命，減少日常維護(hù)工作量。

4）實(shí)現(xiàn)測(cè)量中的范圍要求。選擇儀表時(shí)要滿(mǎn)足測(cè)量上限和下限要求，保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。

5）具有低功耗優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備多且測(cè)量壓力大，管道運(yùn)行與管體的功耗就會(huì)非常高，所以在儀表選擇時(shí)，我們需要選用永久損失壓力較小的儀表，減少生產(chǎn)中的耗能，降低生產(chǎn)成本。

6）具有較長(zhǎng)的使用檢修期與使用壽命，這樣可以減少儀表問(wèn)題對(duì)正常生產(chǎn)的影響。

7）考慮工藝介質(zhì)是否有腐蝕性，選擇具有良好的耐腐蝕性。由于大部分生產(chǎn)產(chǎn)品與原料都具有較大的腐蝕性，所以要選用耐腐蝕性較好的儀表。

4 流量?jī)x表的應(yīng)用

流量?jī)x表不僅是計(jì)量科學(xué)重要組成，而且在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究等各種領(lǐng)域占據(jù)著非常重要的角色。在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，流量計(jì)是保證油田生產(chǎn)順利進(jìn)行的重要設(shè)備。不論石油的運(yùn)輸、開(kāi)采還是冶煉都需要流量計(jì)。技術(shù)人員可以使用流量計(jì)計(jì)量蒸汽、液體及氣體，不僅能準(zhǔn)確掌握流體的流量，而且為安全生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。

4.1 在海洋鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用

根據(jù)其用途不同，可以將海洋鉆井平臺(tái)劃分為公用系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和工藝生產(chǎn)系統(tǒng)等三個(gè)板塊，每個(gè)版塊可以根據(jù)工作的實(shí)際需求，選擇相應(yīng)的流量?jī)x表。例如：在海洋中流體媒介為凝析油，其黏度為0.89 mPa·s（0.89 cP），工作壓力在6 690～7 411 kPa 之間，溫度在42～65 ℃范圍內(nèi)，常規(guī)流量為0.521 m3/h。根據(jù)以上參數(shù)來(lái)確定儀表的合理選型：首先，排除電磁流量計(jì)，因?yàn)槭筒粚?dǎo)電。其次，從管道介質(zhì)為凝析油考慮，由于凝析油最終進(jìn)入終端，則可以排除渦輪式、超聲波式和質(zhì)量式流量計(jì)。由于在海洋中鉆井，平臺(tái)空間有限，因而排除壓差式流量計(jì)。最后，從成本考慮，排除容積式流量計(jì)。為了滿(mǎn)足流速低，管徑小等特點(diǎn)只能選用轉(zhuǎn)子式流量計(jì)。

4.2 在陸地油田的應(yīng)用

當(dāng)前在國(guó)內(nèi)陸地油田深井和超深井中都存在超密加重材料浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，如果要實(shí)現(xiàn)加重材料的高效再回收利用，需要根據(jù)油田中鉆井液的密度差異性、粘度和離心機(jī)等參數(shù)變化來(lái)考慮，技術(shù)人員可通過(guò)計(jì)算流量?jī)x表傳感器獲取的信息數(shù)據(jù)來(lái)確定工作轉(zhuǎn)速和處理量。利用計(jì)算機(jī)做精準(zhǔn)控制，達(dá)到回收利用的目的。

在整個(gè)過(guò)程中，流量?jī)x表的選型至關(guān)重要，應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行考慮：首先，陸地油田的外在環(huán)境非常惡劣，必須選用抗腐蝕性強(qiáng)的儀表，所以質(zhì)量流量計(jì)不能選用。其次，從即時(shí)控制和測(cè)量精度等方面考慮，排除壓差式、轉(zhuǎn)子式、超聲波式與渦銜式流量計(jì)。從流體粘度要求來(lái)考慮，可以排除渦輪式流量計(jì)。最終，選用能夠測(cè)量腐蝕性、導(dǎo)電性液體的電磁流量計(jì)。電磁流量計(jì)安裝在現(xiàn)場(chǎng)并進(jìn)行測(cè)試，滿(mǎn)足其要求。

5 結(jié)語(yǔ)

在石油化工行業(yè)，流量?jī)x表的選型和應(yīng)用，對(duì)于化工生產(chǎn)非常重要。許多科研人員將時(shí)間和精力都投入到化工儀表的開(kāi)發(fā)研究上，促進(jìn)了我國(guó)化工行業(yè)流量?jī)x表的不斷發(fā)展。在進(jìn)行流量?jī)x表的選擇過(guò)程中，一定要嚴(yán)格按照經(jīng)濟(jì)性、智能化以及工藝指標(biāo)進(jìn)行合理的選擇，確保儀表的選擇能夠符合化工生產(chǎn)的實(shí)際要求，才能充分發(fā)揮作用，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量的目的，確?；ば袠I(yè)安全生產(chǎn)并持續(xù)發(fā)展。