摘(zhai)要:爲了(le)提高企(qi)業的工(gong)業自動(dong)化水平(ping)和流量(liang)測量節(jie)🔴能新技(ji)術的應(ying)用，以寶(bao)塔石化(hua)80t/a重油催(cui)化裂化(hua)的原料(liao)汕霧化(hua)然汽測(ce)量爲例(li),通過和(he)現有的(de)
差壓式(shi)流量計(ji)
的性能(neng)綜合對(dui)比,分析(xi)了多孔(kong)平衡流(liu)量計
的(de)技術特(te)點和節(jie)能效果(guo)，并對多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)節🧑🏾🤝🧑🏼能😘進(jin)行了計(ji)算和經(jing)濟分析(xi),充分說(shuo)明多孔(kong)平衡流(liu)量計在(zai)繼承了(le)标準✍️孔(kong)恒⭐優點(dian)的基礎(chu)上,還具(ju)備測量(liang)精度🔴高(gao)、測量範(fan)圍寬、永(yong)久壓損(sun)小對直(zhi)管段矩(ju)、節能效(xiao)果好等(deng)特點，能(neng)夠推動(dong)企業的(de)工業白(bai)動化水(shui)👄平，是一(yi)種流量(liang)測量節(jie)能的新(xin)技術.
流(liu)量測量(liang)在石化(hua)企業生(sheng)産控制(zhi)過程和(he)計量核(he)算中具(ju)有重要(yao)🈲的地位(wei),特别是(shi)在注重(zhong)能源節(jie)約提高(gao)企業經(jing)濟效益(yi)和産😍品(pin)質量的(de)今天，對(dui)流量測(ce)量的要(yao)求更爲(wei)嚴格.在(zai)石化💛企(qi)業作爲(wei)流量測(ce)量對象(xiang)的流體(ti)介質🈲種(zhong)類包括(kuo)氣體、液(ye)體、蒸汽(qi)等，隻有(you)把這些(xie)介質的(de)流量測(ce)量正确(que)，才能正(zheng)确地進(jin)行經濟(ji)核算㊙️,使(shi)生産活(huo)動👉建立(li)在可靠(kao)的科學(xue)技術之(zhi)上，使經(jing)濟管理(li)工作切(qie)實有效(xiao)地進行(hang).
目前,差(cha)壓式流(liu)量計可(ke)選用的(de)節流元(yuan)件有孔(kong)闆、噴💃嘴(zui)、文丘裏(li)管☀️等4随(sui)着測量(liang)技術的(de)不斷發(fa)展，節流(liu)元件不(bu)斷改🐅進(jin)，多孔平(ping)衡流💔量(liang)計已通(tong)過有關(guan)試驗并(bing)在石油(you)化工裝(zhuang)置上得(de)到了較(jiao)廣泛的(de)⚽應用.該(gai)儀表也(ye)是一種(zhong)差壓式(shi)流量儀(yi)表.它是(shi)在标準(zhun)孔闆節(jie)流裝置(zhi)的基礎(chu)上研發(fa)出的-種(zhong)新型流(liu)量♍測量(liang)儀表.它(ta)集合标(biao)準孔闆(pan)節流裝(zhuang)置結構(gou)🔞簡單、應(ying)用技術(shu)成熟等(deng)優點，克(ke)服了标(biao)準孔闆(pan)🐪節流裝(zhuang)置精度(du)較低、量(liang)程🏃♀️比窄(zhai)、安裝時(shi)上下遊(you)需要較(jiao)長的直(zhi)管段、永(yong)久壓力(li)損失較(jiao)大、運行(hang)成本高(gao)等缺點(dian)㊙️.該流量(liang)計被稱(cheng)作第🏃三(san)代節流(liu)裝置,.是(shi)🔞由美國(guo)國家航(hang)空航天(tian)🈲局設計(ji)發明的(de)一種新(xin)型流量(liang)計,也稱(cheng)爲多孔(kong)平衡流(liu)量計.
1.基(ji)于多孔(kong)平衡流(liu)量計的(de)性能優(you)勢
多孔(kong)平衡流(liu)量計是(shi)一種差(cha)壓式流(liu)量儀表(biao)，其工作(zuo)原理與(yu)其他差(cha)壓式流(liu)量計一(yi)樣，都是(shi)基于密(mi)封管道(dao)中的能(neng)量轉💞換(huan)原理,即(ji)在理想(xiang)流體的(de)情況下(xia)，管道中(zhong)的流量(liang)與差壓(ya)的平方(fang)根成正(zheng)比，再根(gen)據伯努(nu)利方程(cheng)用測出(chu)的差壓(ya)值即可(ke)計算出(chu)管道中(zhong)的流量(liang).平衡流(liu)量傳感(gan)器是一(yi)個多孔(kong)的圓盤(pan)節流整(zheng)流器，安(an)裝在管(guan)道的截(jie)面.上，每(mei)個孔的(de)尺寸和(he)分布是(shi)基于特(te)殊的公(gong)式和測(ce)試數據(ju)而定✉️制(zhi)的,稱爲(wei)函數孔(kong)當流體(ti)穿過圓(yuan)盤🔴的函(han)數孔時(shi)，流體将(jiang)被平衡(heng)整流，渦(wo)流被最(zui)小化，形(xing)成近似(si)理㊙️想流(liu)體,通過(guo)取壓裝(zhuang)置,可獲(huo)得穩定(ding)的差壓(ya)信号，根(gen)據伯努(nu)利方程(cheng)計算出(chu)體積流(liu)量、質量(liang)流量.平(ping)衡流量(liang)計巧妙(miao)的設計(ji)在于将(jiang)多孔整(zheng)流器和(he)測量孔(kong)闆合二(er)爲一，能(neng)最大限(xian)度地将(jiang)流場平(ping)衡調整(zheng)成理想(xiang)狀🤞态，從(cong)而🤟将差(cha)壓式流(liu)量計的(de)優勢⛹🏻♀️發(fa)揮☁️到極(ji)緻.
(1)流量(liang)測量線(xian)性度高(gao)，重複性(xing)好平衡(heng)流量傳(chuan)感器具(ju)有♊對✔️稱(cheng)🈲多✉️孔結(jie)構特點(dian)，能對流(liu)場進行(hang)平衡,降(jiang)低了渦(wo)流、振動(dong)和信号(hao)噪聲,流(liu)💯場穩定(ding)性大大(da)提高，使(shi)線性度(du)比💋孔闆(pan)提✍️升了(le)5~10倍，重複(fu)性⛷️提高(gao)了💞54%，爲0.15%.從(cong)其綜合(he)性能來(lai)看,多孔(kong)平衡流(liu)量計屬(shu)于流量(liang)計行列(lie).當量程(cheng)比爲5:1時(shi)，線性度(du)可達±0.3%;量(liang)程比爲(wei)7:1時，線性(xing)度可達(da)±0.5%;量💃程比(bi)爲10:1時，線(xian)性度可(ke)達±1.0%。
(2)直管(guan)段要求(qiu)低，雙向(xiang)流測量(liang)好.平衡(heng)流量傳(chuan)感器由(you)于流🐉場(chang)🌐穩定，A.壓(ya)力恢複(fu)比孔闆(pan)快兩倍(bei)，人大縮(suo)短了對(dui)直管段(duan)的要求(qiu)，其前後(hou)直管段(duan)一股爲(wei)前1D後1D,最(zui)小可以(yi)小👣于0.5D，其(qi)中D爲工(gong)藝管道(dao)的工程(cheng)直徑..采(cai)用多孔(kong)平衡流(liu)量計可(ke)以省🈲去(qu)大量直(zhi)管段，尤(you)其是特(te)殊昂🈲貴(gui)的材料(liao)的管道(dao).另外,多(duo)孔平衡(heng)流雖計(ji)處于完(wan)全對稱(cheng)，因此對(dui)于雙向(xiang)流的流(liu)體測量(liang)非常的(de)理💜想将(jiang)多孔平(ping)衡💜流量(liang)計和
孔(kong)闆流量(liang)計
進行(hang)比較，如(ru)圖1所示(shi).
(3)永久(jiu)壓力損(sun)失小，測(ce)量介質(zhi)潔淨度(du)要求低(di).多孔對(dui)稱的平(ping)衡設計(ji)，減少了(le)紊流剪(jian)切力和(he)渦流的(de)形成，降(jiang)低了動(dong)能的損(sun)失☎️,在同(tong)🔴樣的測(ce)量工況(kuang)下，與孔(kong)闆相比(bi)減少了(le)2.5倍的永(yong)久壓力(li)損失，從(cong)而節省(sheng)了相當(dang)大的運(yun)行能量(liang)成本,是(shi)一種節(jie)能型儀(yi)表👈,值得(de)大量推(tui)廣.因爲(wei)減少了(le)紊流剪(jian)切力和(he)渦流的(de)形成，從(cong)而大大(da)降低了(le)滞🏃♀️留死(si)區的形(xing)成，保證(zheng)髒污介(jie)質順利(li)通過多(duo)個孔,減(jian)小🐕了流(liu)體孔被(bei)堵塞的(de)機會将(jiang)多孔平(ping)衡流量(liang)計和孔(kong)闆✨流量(liang)計進行(hang)比較,如(ru)圖2所示(shi).
(4)其他(ta)性能優(you)勢.
①流量(liang)測量範(fan)圍寬,測(ce)量精度(du)高.由于(yu)平衡流(liu)量傳感(gan)器具有(you)♉多孔結(jie)構的特(te)點,能對(dui)流場進(jin)行平衡(heng)，降低渦(wo)流、振動(dong)和信号(hao)噪聲,流(liu)場穩定(ding)性大大(da)的提高(gao).表🌈體采(cai)用🤩特制(zhi)管道和(he)專用取(qu)壓裝置(zhi)，使精度(du)比傳統(tong)👈節流裝(zhuang)置提升(sheng)了5~10倍.經(jing)過實流(liu)标定，傳(chuan)感器精(jing)度可達(da)0.3%,适用于(yu)貿易計(ji)量場合(he).其流速(su)可以從(cong)最小到(dao)音㊙️速,其(qi)最小雷(lei)諾數可(ke)低于200，最(zui)大雷諾(nuo)數可大(da)于107;β值可(ke)選0.25~0.90,孔徑(jing)比β=d/D.
②長期(qi)穩定性(xing)好,可測(ce)高溫高(gao)壓介質(zhi).由于其(qi)紊流剪(jian)🏃切力的(de)明顯🛀減(jian)小，大幅(fu)度降低(di)了介質(zhi)與節流(liu)件直接(jie)的摩擦(ca),其β值長(zhang)期保持(chi)不變,整(zheng)個儀表(biao)無可動(dong)部件,因(yin)此可以(yi)長期保(bao)持‼️穩定(ding)性.與孔(kong)闆等節(jie)流裝置(zhi)一樣，工(gong)作溫度(du)壓力取(qu)決于管(guan)道和法(fa)蘭😘的材(cai)質和👄等(deng)級,工作(zuo)溫度可(ke)達850℃,工作(zuo)壓力可(ke)達42MPaB.
③可測(ce)複雜工(gong)況介質(zhi).由于其(qi)特殊的(de)結構設(she)計，使其(qi)具有特(te)🆚殊的性(xing)能,它可(ke)以用于(yu)氣液兩(liang)相、各種(zhong)混合氣(qi)體(如瓦(wa)🧡斯、沼氣(qi)、煤氣等(deng)等)、各種(zhong)低溫氣(qi)體(如LNG、液(ye)氮、液氧(yang)、液氩、液(ye)氫、液氯(lü)、液化乙(yi)烯📐、液化(hua)石油氣(qi),等等)、氣(qi)液兩相(xiang)介質(如(ru)濕氣)、漿(jiang)料、多相(xiang)水流、震(zhen)動水流(liu)、電磁幹(gan)擾介質(zhi)和雙向(xiang)流(因爲(wei)✉️多孔平(ping)衡流量(liang)計左右(you)完全對(dui)稱).
2性能(neng)綜合對(dui)比
當然(ran)多孔平(ping)衡流量(liang)計在實(shi)際應用(yong)中依然(ran)存在着(zhe)一些有(you)🙇🏻待解決(jue)的問題(ti)，結合以(yi)上平衡(heng)流量計(ji)的技術(shu)性能特(te)點，本文(wen)就㊙️平衡(heng)流量計(ji)與其他(ta)差壓式(shi)流量計(ji)進👌行對(dui)比，詳細(xi)性能比(bi)較見表(biao)1所示.
3在(zai)重油催(cui)化裂化(hua)中的應(ying)用
催化(hua)裂化是(shi)我國石(shi)油化工(gong)二次加(jia)工的核(he)心裝置(zhi),在煉廠(chang)中,其加(jia)工能力(li)占--次加(jia)工能力(li)的比例(li)一般在(zai)30%以上催(cui)化裂化(hua)實現工(gong)業化已(yi)經有60多(duo)年的曆(li)史,作爲(wei)重🌈油加(jia)工的主(zhu)要手段(duan),是目前(qian)重油輕(qing)質化工(gong)藝.雖然(ran)曾多次(ci)受到其(qi)他二次(ci)加工工(gong)藝的競(jing)争和清(qing)潔燃料(liao)标🈲準的(de)挑戰，但(dan)由于催(cui)化裂化(hua)技術的(de)不斷進(jin)步，各種(zhong)以催化(hua)裂化技(ji)術爲核(he)心的催(cui)化裂化(hua)家族工(gong)藝的不(bu)斷出現(xian)，已經将(jiang)催化裂(lie)化轉變(bian)爲煉🧑🏾🤝🧑🏼油(you)化工一(yi)體化的(de)橋💰梁裝(zhuang)置,催化(hua)裂化依(yi)然保持(chi)了其在(zai)石油化(hua)工行業(ye)中的重(zhong)要地位(wei).
3.1測量對(dui)象分析(xi)
随着催(cui)化裂化(hua)工藝技(ji)術的不(bu)斷進步(bu)，它對自(zi)控技術(shu)也提出(chu)了🔞較高(gao)的要求(qiu),選用合(he)适的測(ce)量儀表(biao),是保證(zheng)催化裂(lie)化工藝(yi)技術🔞不(bu)斷進步(bu)的首要(yao)條件.寶(bao)塔石化(hua)⚽80ta催化裂(lie)化裝置(zhi)工藝的(de)🔱原始數(shu)據見表(biao)2.表2中的(de)測量介(jie)⭐質爲氣(qi)體或蒸(zheng)汽.分析(xi)表2中的(de)數據可(ke)知㊙️，所列(lie)的原始(shi)數據的(de)量程比(bi)都超出(chu)了标準(zhun)孔闆3:"的(de)💋範圍，有(you)的甚至(zhi)到達了(le)10:1.因此在(zai)設計中(zhong)選擇多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji).根據多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)的特點(dian),選取蒸(zheng)汽介💞質(zhi)作爲測(ce)量對象(xiang)合适.
3.2多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)測量蒸(zheng)汽
在石(shi)化企業(ye)中，蒸汽(qi)作爲--種(zhong)重要的(de)能源被(bei)廣泛的(de)應用🔅.在(zai)催化裂(lie)化裝置(zhi)中，包括(kuo)反應-再(zai)生、分餾(liu)、吸收穩(wen)定(含氣(qi)壓機)、主(zhu)風機-煙(yan)✉️機系統(tong)、餘熱钜(ju)爐、餘熱(re)回收站(zhan)中🔴都大(da)量的使(shi)用蒸汽(qi).随着企(qi)業🏃♂️成本(ben)核算的(de)深入,淘(tao)汰落後(hou)産能企(qi)業政策(ce)🌈的落實(shi),企業内(nei)部對能(neng)源的節(jie)約日益(yi)重視，而(er)在催化(hua)裂化裝(zhuang)置中蒸(zheng)汽在能(neng)源費用(yong)中占據(ju)較大的(de)比例，故(gu)要求對(dui)蒸汽進(jin)行準确(que)計量是(shi)很有必(bi)要的問(wen).
蒸汽的(de)流體特(te)征、生産(chan)工藝情(qing)況、現場(chang)安裝條(tiao)件、後續(xu)維護要(yao)😄求及流(liu)量儀表(biao)的性能(neng),是蒸汽(qi)計量的(de)5個重要(yao)因素.結(jie)合本文(wen)🔴對多💃孔(kong)平衡流(liu)量計的(de)介紹，它(ta)非常适(shi)合用于(yu)蒸汽流(liu)量測量(liang).
3.3同等條(tiao)件下與(yu)标準孔(kong)闆測量(liang)蒸汽流(liu)量的比(bi)較
重油(you)催化裂(lie)化裝置(zhi)中,儀表(biao)位号爲(wei)FE21105的流量(liang)計用于(yu)測量🏃進(jin)入催化(hua)反應器(qi)的原料(liao)油霧化(hua)蒸汽工(gong)藝參數(shu)見表3.
依(yi)據表3中(zhong)的原料(liao)油霧化(hua)蒸汽工(gong)藝參數(shu)，通過孔(kong)闆計算(suan)軟件計(ji)💁算出标(biao)準銳孔(kong)闆儀表(biao)數據;通(tong)過多孔(kong)平衡流(liu)量計軟(ruan)💞件計算(suan)出多孔(kong)平衡流(liu)量計的(de)儀表數(shu)據,兩者(zhe)數據對(dui)比見表(biao)4.
由表4可(ke)知，選用(yong)多孔平(ping)衡流量(liang)計前後(hou)直管段(duan)可節省(sheng)3.8m管徑爲(wei)200mm的管道(dao),壓力損(sun)失可減(jian)少4195Pa.而在(zai)催化裂(lie)化項目(mu)中,長直(zhi)管段除(chu)--次性投(tou)資外，還(hai)包括:管(guan)道施工(gong)、保溫材(cai)料費、安(an)裝支架(jia)、土地占(zhan)⚽用、維護(hu)、運行費(fei)用等.由(you)此可以(yi)說明,蒸(zheng)汽介質(zhi)在設計(ji)選用多(duo)孔平衡(heng)流⚽量計(ji)可以一(yi)🔅次性節(jie)約大量(liang)的投資(zi).
3.4測量蒸(zheng)汽的節(jie)能分析(xi)
節流裝(zhuang)置作爲(wei)一種測(ce)量儀表(biao),其節流(liu)型壓損(sun)大，長期(qi)運行耗(hao)能大,費(fei)用高;長(zhang)期運行(hang)中孔闆(pan)幾何尺(chi)寸變化(hua)，銳角變(bian)鈍，甚至(zhi)有的孔(kong)闆在開(kai)停車過(guo)程中,由(you)于蒸汽(qi)☔管道中(zhong)易存冷(leng)凝水，開(kai)停蒸汽(qi)⭕管道過(guo)程中産(chan)生水垂(chui),緻使孔(kong)闆變形(xing)，甚至變(bian)成喇叭(ba)口.所有(you)這⛷️些都(dou)說明:孔(kong)🤟闆差壓(ya)式蒸⭕汽(qi)流量計(ji)很難保(bao)證其原(yuan)設計測(ce)量精度(du);介質輸(shu)送成本(ben)是介質(zhi)輸送過(guo)程中🥰消(xiao)耗的能(neng)📱量,主要(yao)測量元(yuan)件造成(cheng)的永久(jiu)壓力損(sun)失爲标(biao)志,就液(ye)體等重(zhong)介質而(er)言,輸送(song)成不是(shi)很人的(de)開支,主(zhu)要體現(xian)在泵消(xiao)❄️耗的電(dian)㊙️能.因此(ci)選擇一(yi)🔞款精度(du)高、穩定(ding)性.好、壓(ya)損小、價(jia)😄格實惠(hui)的儀表(biao)是提高(gao)儀表選(xuan)型的一(yi)個很重(zhong)要的原(yuan)則.
由表(biao)3可知，一(yi)-台公稱(cheng)直徑200mm的(de)标準銳(rui)孔闆節(jie)流裝置(zhi)測量進(jin)入催化(hua)反應器(qi)總管1.0MPa原(yuan)料油霧(wu)化蒸汽(qi),質量💯流(liu)量爲5175kgh,差(cha)⁉️壓值🛀🏻爲(wei)10kPa,永久壓(ya)損爲6137Pa;而(er)一台公(gong)稱直徑(jing)爲200mm的多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)測:量進(jin)入催化(hua)反應器(qi)總管1.0MPa原(yuan)料油霧(wu)化蒸汽(qi)，差壓🌈值(zhi)爲4.26kPa,永久(jiu)壓損爲(wei)1978Pa,計算節(jie)省耗能(neng)費用問(wen):
qv=5175+(4.21x3600)=0.3414(m3/s);
△P=6173-1978=4195(Pa);
Q=(△Pxqv)+n=(4195*0.3414)+0.8=1790.22(W).
式中:Q爲(wei)能耗值(zhi),W;qv爲介質(zhi)體積流(liu)量,m³/s;△P爲永(yong)久壓損(sun)值,Pa;η爲電(dian)機和泵(beng)的效率(lü)，工業上(shang)一般取(qu)0.8.
每年多(duo)耗能所(suo)需的費(fei)用1]=(Q/1000)x(運行(hang)時速/年(nian))x(元/(千瓦(wa)-小時))=(1790.22/1000)x8400x0.639=9.61(萬(wan)元/年).
根(gen)據上述(shu)計算結(jie)果和2012年(nian)多孔平(ping)衡流量(liang)計的市(shi)場價格(ge)(公㊙️稱直(zhi)徑爲200mm多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)爲2.0萬元(yuan))可知,重(zhong)油催化(hua)裂化裝(zhuang)📞置中用(yong)于測量(liang)進入催(cui)化反應(ying)器的原(yuan)料油霧(wu)化蒸汽(qi),若安裝(zhuang)多孔平(ping)衡流量(liang)計運行(hang)兩個半(ban)月就🌂可(ke)以回收(shou)公稱直(zhi)徑爲200mm多(duo)孔平衡(heng)流量計(ji)的投資(zi)成本.
4結(jie)語
綜上(shang)所述，本(ben)文介紹(shao)了多孔(kong)平衡流(liu)量計的(de)技術特(te)點，通過(guo)多孔平(ping)衡流量(liang)計和标(biao)準銳孔(kong)闆在重(zhong)油催化(hua)裂化裝(zhuang)置上的(de)應用比(bi)較，以該(gai)裝置上(shang)原料油(you)霧化燕(yan)汽測量(liang)爲例,進(jin)行了節(jie)能分析(xi)，充分說(shuo)明了在(zai)設計中(zhong)選用一(yi).款性能(neng)可靠的(de)😍節能儀(yi)表是實(shi)現該裝(zhuang)置節能(neng)減排的(de)重要手(shou)段.基于(yu)上述優(you)點和T程(cheng)實🔞際應(ying)用的良(liang)好的效(xiao)果，可以(yi)得出的(de)結論是(shi)多孔平(ping)衡流量(liang)計😍是一(yi)種計量(liang)正确、耐(nai)用、具有(you)廣泛應(ying)用前景(jing)的節能(neng)儀表.
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