摘要:通過流量計應用實例,說明流量計應用中存在著大量問題，這些問題有的是選型不當造成,有的是使用操作不當造成,也有的是安裝.維護和應采取的措施不當造成。同時證明了在實驗檢定正確率很高、很完美的一臺流量計,但到實際測量中仍然存在很多問題的狀況。
1引言
隨著科學技術的發(fā)展,企業(yè)生產(chǎn)力的提高,生產(chǎn)工藝向數(shù)字化、自動化轉變的水平越來越高,貿易交接也由靜態(tài)計量向動態(tài)計量轉變,是計量工作發(fā)展的一個重要方向"。而隨著經(jīng)濟制度的改革，企業(yè)經(jīng)濟責任制的加強,在爭取本企業(yè)經(jīng)濟效益最大化的同時,計量糾紛迅速增多。產(chǎn)生計量糾紛的原因是多方面的,在處理過程中也了解到流量計的使用中也確實存在很多問題,應引起足夠的重視。
2蒸汽計量中節(jié)流裝置使用的問題
蒸汽計量特別是過熱蒸汽的計量,對計量器具的選用,直到目前,標準節(jié)流裝置仍是首選,甚至是惟一可選。有的選用其他類型蒸汽流量計做計量交接用,其周期檢定就無法實施,目前中國尚沒有一家經(jīng)國家計量技術機構考核認證,國家計量行政部門]授權的蒸汽流量計量檢定站,所以目前用于貿易交接的蒸汽計量85%以上都選用標準節(jié)流裝置,如,標準孔板用得最多,其次為標準噴嘴等。標準孔板在使用中也確實存在以下問題。
a)電站向煉油廠供應壓力為1.2MPa的過熱蒸汽,選用DN500mm管道,計量器具供需雙方均采用相同結構、相同尺寸、同一張加工圖、同一個單位加工制造的環(huán)室取壓標準孔板,也是同一個安裝單位,在相距約100m的同1根管道上施工安裝。相同方式的引壓脈沖管線和相同規(guī)格型號的差壓變送器,用相同型號的壓力變送器和溫度變送器做相同類型的溫度、壓力補償。所不同的是供方將差壓、壓力和溫度3個變送器的輸出信號送入計算機,由計算機完成溫度、壓力補償計算,計量和統(tǒng)計,每時班、日月都有數(shù)據(jù)采集貯存和打印;而需方監(jiān)督采用的是帶溫、壓補償和累計的普通二二次儀表,并且是抄表填報計量數(shù)據(jù)。因上級管理部門下文規(guī)定供料制管理,正常情況下,以供方計量器具所計量的數(shù)據(jù)為準。兩年多以來一直正常運轉。但是需方發(fā)現(xiàn),其中某8個月的蒸汽計量差量126kt,差量價值近千萬。經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)各方存在的問題如下。
供方:計量系統(tǒng)缺少“小信號切除”,而這期間正逢鍋爐系統(tǒng)檢修,轉借其他蒸汽系統(tǒng)供汽,量小甚至幾次停供，也是經(jīng)此計量系統(tǒng)計量。檢查計量系統(tǒng)及設備檢定/校驗時間及差壓變送器零點檢查等都正常,幾次查看瞬時流量,顯示值均高于需方。需方:計量系統(tǒng)的環(huán)室孔板正下方的泥地上有一個由滴水滴出的小水坑,直徑和深度均約10mm(孔板據(jù)地面約2.5m)。為減少熱量損失,管線和標準孔板處雖全部采取保溫措施,但孔板的正，上方仍有小量蒸汽泄漏，看不到有水滴滴落到地上。幾.次抽查瞬時流量均低于供方。
分析和處理如下
供方:計量系統(tǒng)小信號無切除,在量小,特別是停供蒸汽而不停計量表時,可能因蒸汽串動等原因,使變送器有小信號輸出,有可能會造成儀表多累積。當然量不大,但這是一個有可能會造成計量不準的因素。
需方:標準孔板處有明顯的泄漏,節(jié)流裝置不完好,運行不正常,，造成計量不準。但是,節(jié)流裝置泄漏不嚴重,滲出來的水滴在蒸汽管道或法蘭片上蒸發(fā)。僅因泄漏問題,瞬時流量供需雙方不應差別這么大,懷疑標準孔板有問題(孔板向負壓側臌(凸)出,會造成測量值偏低),應拆卸檢查。
供方計量系統(tǒng)基本上是完好的,原則上以供方計量數(shù)據(jù)為準,作為結算量。并責成供方盡快將此計量系統(tǒng)增加小信號切除。責成需方盡快拆卸標準孔板進行檢查,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)孔板已嚴重破損!這是因管道內存有冷凝水,在開停蒸汽過程中不注意排水,產(chǎn)生水錘現(xiàn)象造成的,孔徑比原來大多了,所以差壓小,瞬時流量顯示的低。證明原分析判斷是正確的。
b)橡膠廠大回收裝置,低壓蒸汽管線上有1臺DN300mm的標準孔板差壓式流量計,作為該回收裝置蒸汽用量計量表。在裝置停車大檢修期間,對該孔板進行檢修和幾何尺寸復查。投運一個多月后,發(fā)現(xiàn)該套計量表顯示偏低,立即核查該計量系統(tǒng)安裝和滲漏情況,檢查檢修記錄,向參與檢修安裝該套標準孔板的人員了解情況.對該差壓變送器又重新作全性能檢查校驗對二次顯示和累積儀表也重新校驗。
分析與處理:孔板差壓式流量計顯示.計量偏低理論上有以下原因。
1)計量系統(tǒng)有漏損,并且是孔板的正(高)壓側或導壓管的正(高)壓側漏,或正壓側比負壓側漏得嚴重。
2)兩個導壓管內冷凝液液柱高度不一樣,正導壓管線中有氣體或負壓管線內液柱比正壓管線內液位高,致使靜壓造成附加誤差,使流量指示值偏低。
3)差壓變送器正壓室中氣體未排凈,可打開正壓室排氣孔,見到液體流出后再擰緊。
4)三閥組中的平衡閥未關嚴或閥門雖旋緊仍有泄漏,需關嚴或更換平衡閥。
5)差壓變送器或二次儀表故障,需重新校準差壓變送器或二次儀表。
6)孔板變形�？装逑蜇搲簜纫苿�,這時流東縮頸與孔板距離比正確安裝遠,致使孔板后取壓孔測壓值增高.造成壓差下降。
7)孔板方向裝反,這時流末縮頸與孔板距離比正確安裝遠,致使孔板后取壓孔測壓值增高,造成壓差下降.需要重新裝正。
經(jīng)停供蒸汽拆卸孔板檢查.孔板沒有裝反,而是向負壓側臌(凸)出了。分析原因是裝置開車送蒸汽時,孔板前至發(fā)電站(供氣方)的管道內存有冷凝水,處理不當(未開倒淋閥排水和開閥過快)造成水錘所至,所以測量值偏低。查工藝操作原始記錄,大檢修后的蒸汽量,比大檢修前平均低18%左右。按原加工圖紙重新加工孔板,，更新孔板后恢復正常運行。
3計量運行方式和流量計選用問題
a)裂解廠用1根DN80mm的管道,向60km以外的某3個化工廠供應乙烯氣。供方用1臺正確率為0.5級,DN80mm的氣體渦輪流量計計量;需方3個廠,主要用戶用羅茨流量計,2個小用戶,1個用渦街流量計,1個用標準孔板差壓式流量計計量。一年下來,供方共送出48.218kt乙烯;而3個用戶之和收到量相差5.152kt,差量達10%以上。
1)供方:氣體渦輪流量計是在檢定周期內。口徑選的過大,長期運行在30%以下。在低流量刻度下運行,流量有可能會突破正0.5%的誤差值。
2)需方:主要用戶的羅茨流量計運行超周期,其中壓縮系數(shù)Z值是靠可手動機械扳手(柄)進行調整。此值應由流量計檢定時檢定確定,但無鎖緊裝置,是否松動尚不知;2個小用戶中1個用的渦街流量計是新表,沒查出問題,但是生產(chǎn)工藝是間斷不連續(xù)的,即流量計是斷續(xù)計量可能不正確;另一個用的是孔板差壓式流量計，無溫度壓力補償,測量氣體正確率差,不適合做貿易計量交接用。
計量改造方案如圖1所示。供需雙方購置相同廠家一0.5級氣體渦輪流量計。改造完后運行一段時間一切正常。
b)裂解廠向合成橡膠廠供應碳4原料(主要成分是丁烯),供方用的計量器具為0.2級科氏質量流量計,需方用的是0.2級橢圓齒輪流量計,數(shù)據(jù)乘以密度值(應再乘以空氣浮力修正系數(shù)F值)進行計量監(jiān)督。管線鋪設及儀表安裝情況:兩計量表相距約3km,需方位置在山溝內,海拔高度約10m。輸送管線為帶保溫層(局部有破損裸露)的DN80mm管線,需方容積式流量計前安裝有過濾器。供方出口壓力2.0MPa,常溫;需方貯罐(球罐)操作壓力為1.0~1.6MPa。供需雙方的計量器具都定期送檢,執(zhí)行供料制,以供方計量數(shù)據(jù)結算,輸送幾年的物料,運行相安無事。后經(jīng)了解到,需方計量的數(shù)據(jù)總是大于供方的計量數(shù)據(jù),所以幾年來，從未發(fā)生過計量糾紛。但這也是不正常的現(xiàn)象。需方的計量器具沒有起到監(jiān)督作用,不能算是運行正常。
這是因為被測介質丁烯(碳4)是油品中的輕組分,它在降壓、升溫狀態(tài)下易氣化。而該管道輸送系統(tǒng)正是具有降壓升溫的條件,即在供方出口處,是泵將冷卻到常溫(大氣環(huán)境溫度20℃左右)的碳4原料加壓升至2.0MPa，送給3km以外位置高約10m的用戶，沿途各種管件壓損,使用戶處壓力下降;對于溫度,由于保溫效果不好,(破損、年久失修)夏季管內介質溫度肯定上升。這種降壓、溫升,會造成被測介質部分氣化,并且氣體向高處跑，對供方計量表無影響;但是,對需方容積式流量計影響可就大了。由于需方流量計前沒有安裝消氣器，介質夾帶著氣泡,甚至是氣團沖向流量計,因液相氣化使體積膨脹數(shù)百倍，至使容積式流量計轉速加快，記錄、顯示值偏高。實際現(xiàn)象,夏季流量計顯示偏高的數(shù)值最大,也驗證了是液相碳4隨輸送壓力降低、溫度升高,夾帶氣泡(相)量增加,而至使需方流量計計量數(shù)值均是大于供方計量的數(shù)值。
據(jù)此分析,需方流量計選型及其系統(tǒng)配套不當是造成長期顯示偏高的主要原因。
選用容積式流量計,一般都要考慮安裝過濾器和消氣器,此處能否考慮增加安裝消氣器來改進計量系統(tǒng)呢?很難。因為這部分氣體的計量難度更大,雖這部分氣量不太大,若不計量,它足以嚴重影響該系統(tǒng)的計量正確率;若計量，這部分氣體量不大,適應這種小氣量且量變化大的氣體流量計更是難以選擇,且增加費用較大。因此增加消氣器的改進方案在此處不可取。
改進該計量系統(tǒng)的辦法,可采用使氣化的部分再液化的辦法。在流量計前,管道某最高處的正上方增加一個集氣貯罐,罐外盤繞冷卻水降溫盤管,且有保溫和夏季防曬措施。用冷卻水降溫使積存在貯罐.上部的氣相遇冷再液化下來,使流經(jīng)流量計的全部為液相,確保流量計正常運行。夏季流量計運行費用肯定會增加，,其他季節(jié),可通過流量計計量的數(shù)據(jù)與供方流量計計量數(shù)據(jù)對比，看看還有沒有氣相,有就讓冷卻系統(tǒng)運行,沒有就停運冷卻系統(tǒng)。
當然,根據(jù)被測介質是輕烴組分,容易造成液體中夾帶少部分氣體的被測介質特性，更新流量計時,選用可測量含氣量在5%以下液體的科氏質量流量計,效果會更好些。
4安裝位置的選擇
有些企業(yè)，地處山區(qū)或丘陵地帶,給流量計計量儀表安裝位置的選擇造成困難。
a)煉油廠2套原油流量計，安裝如圖2所示。
根據(jù)流量計安裝在半山坡上的實際情況,該表原設計安裝位置選擇不妥,這樣流量計運行測量不會正確。否則,由于倒換油泵或管線,暫停輸油過程中,使流量計前輸油管道內油壓下降,約20m的管路落差使流量計前的管道內壓力下降,甚至成負壓,造成流量計之后的原油倒流，或原油中輕組分氣化,在管內回流,使流量計計量不準。
要想讓流量計運行正常必須將其移位,可以移至下游約50m之后的水平管道上;或移至.上游約50m以前的水平管道上。
b)煉油廠向裂解廠供應裂解料,雙方計量相差較大,到現(xiàn)場查看煉油廠計量表的情況,看到的輸送管線和流量計安裝如圖3所示。
根據(jù)現(xiàn)場分析,旗式安裝的科氏質量流量計從安裝形式上看是正確的。從運行分析,可能會出現(xiàn)問題，流量計后的閥門開度是否能保證閥前(流量計后)具有一定的背壓(即保證為液相)。像這種閥后輸送管道約450m距離落差約35m,很有可能會使閥后管道內液體,在約35m液柱的靜壓下，迅速流入下游,造成閥后管段內減壓甚至抽空造成負壓,致使流量計測量管內減壓甚至液體氣化(哪怕是一部分),流量計無法正常工作。
有一個最好的檢驗方法,就是觀察流量計后的壓力是否正常?后經(jīng)檢查,管道內壓力,不是向外排氣,而是向里吸氣一成負壓,說明上述分析正確,保證不了流量計后具有--定的背壓，流量計不能正常工作。
改進意見:建議將計量表移位,移至大坡下面(即下游450m以外)。.
5安裝方法的選擇.
目前科氏質量流量計是成品油和化工物料貿易交接的主要流量計,但是不少科氏流量計無法投用,檢查原因，多屬于安裝原因所造成。
例如煉油廠成品油散裝站臺有6套科氏質量流量計，只做裝車監(jiān)視用,而計量則依靠地中衡。問其原因，說質量流量計不準�，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn):
a)該6套質量流量計3套用于柴油,3套用于汽油，均是靠貯油罐位差(高出流量計約10m)自流裝車,沒有加壓油泵,所以裝車時只能-一個車位工作。這種流量計額定流量下,壓力損失大,可達0.1MPa以上。
b)6臺流量計年年定期送檢,每次檢定均合格(0.2級),取回來復位后應用時,與地中衡比較相差較大,達百分之幾,不敢做計量表用。
c)6臺質量流量傳感器安裝均不合格!這是造成運行不正常的主要原因。實際安裝情況如圖4所示
流量傳感器的2個支撐架均是支撐在傳感器的測量管上，這是絕對不允許的!科氏質量流量計傳感器的安裝原則:為了消除測量管安裝時產(chǎn)生的應力,測量管上不允許加裝支撐點;要求測量管兩端各增加一段短管,2個支撐點應向左向右移至圖中虛線位置,以實現(xiàn)由支撐撐住管道,再由管道架住流量測量管,絕不允許由測量管架承兩邊管道。
d)據(jù)操作人員反映,當6臺流量計拆卸下來送檢時,6臺流量計兩邊的管線的法蘭(口)既不平行也不同心。兩邊管道錯位很大,測量管能不產(chǎn)生不平衡應力嗎?有應力,測量肯定不能正常工作。
為解決此問題,建議在流量測量管兩端各增加一段帶法蘭的短管(約200mm),并先組裝擰緊(無應力)后,再整體無應力焊接在兩端管道上(當然改為軟管連接也可)。
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