摘要:楔式流量計(jì)
在使用中相對于(yú)
孔闆流量計
來說(shuō),對于同一種介質(zhì)的靜壓損失要減(jian)小較多,楔式☎️流🌐量(liàng)計+
雙法蘭變送器(qi)
的檢測方式,省掉(diao)了引壓管的鋪設(shè),從而節省了伴熱(rè)源的🆚鋪設和伴熱(rè)蒸汽的消耗,對于(yu)裝置整體能耗的(de)降低✉️有一定的提(ti)高。但在實際運用(yòng)中,若生搬硬套安(an)裝規範，則有可🐪能(néng)因取壓方式✉️選取(qu)不适合工況而導(dǎo)緻儀表示值不準(zhǔn)，如介質是液态時(shi),按照規範取壓口(kou)✍️安裝在管線低部(bù)或水平45°以下,楔塊(kuài)與🐇取壓口一般保(bao)🚶♀️持同側,也在管🍉線(xian)的水平45°以下部位(wei)㊙️,這樣當介質通過(guò)時其内部包含的(de)雜質顆粒便會因(yīn)☂️爲楔塊的阻抑,逐(zhu)漸在楔式流量計(ji)底部内腔中沉澱(dian),容易堵塞取壓口(kou)♻️,導緻測量失真,因(yīn)此現場安裝一定(dìng)要結合實際工況(kuang)優化調整。
0引言.
楔(xie)式流量計非常适(shi)合測量黏稠、含顆(kē)粒物的介.質,某煤(mei)化工企業油品加(jia)工裝置的重柴油(yóu)和含蠟介質管線(xiàn)計量均采用楔式(shì)♈流量計來測流量(liang),但在開車過程中(zhōng)經常發生計量不(bú)準問題,嚴重時甚(shen)至DCS無🏃指示，導緻工(gōng)藝人員㊙️無法監控(kong),很大程度👄影響對(dui)油😘品質量的控制(zhi)和産量調整。作者(zhe)通過對楔式流量(liàng)💘計測量原理🤩和所(suǒ)測介質特性進行(hang)分析,發現取壓🍉口(kou)的選擇😄對楔式流(liu)量計測量正确率(lü)影響較大,并随之(zhi)進行了優化。
1楔式(shì)流量計
楔式流量(liàng)計是20世紀80年代開(kāi)始應用的一種新(xīn)型節流裝置⭐。它具(ju)有結構簡單、堅固(gù)耐用、操作簡便、适(shi)用性強等特點,而(er)且具有高的精度(dù)和可靠性,特别适(shi)用于高黏度、低雷(lei)諾數流體;對⭐于介(jiè)質清潔、或者黏度(du)高、腐蝕性的介質(zhì),以及蒸氣、料漿、氣(qì)體/空氣等介質均(jun1)能保持流量與差(cha)壓的平方根成正(zheng)比的關系。介質黏(nián)度達到3000厘泊也不(bu)會影💘響楔式流量(liàng)計的測量精度。以(yi)往使用的節流☂️裝(zhuāng)置如孔闆、噴嘴和(he)文丘裏管等,當雷(léi)諾數小于10000以下時(shi),流量與差👣壓平方(fang)根就無法保🥵持線(xiàn)性,而且随着雷諾(nuo)數降低,正比關系(xi)的偏差會越來越(yuè)大,緻使測量精度(du)受到嚴重的影響(xiǎng),而楔式流😄量計雷(léi)諾數最低可達300厘(li)泊,在這樣極寬的(de)㊙️範圍内流量和差(cha)壓☎️始終🐉成正比關(guān)系,流量系數呈線(xian)性🔆狀态。因此楔式(shi)流量計與傳㊙️統流(liú)量計相比更适合(hé)測量一些🌍黏稠和(he)含雜質較多的介(jiè)質流量,如油品裝(zhuāng)置的蠟.石腦油、油(yóu)漿、原油💚，煤化工裝(zhuang)置的氣🔞化黑水、灰(huī)水碳黑溶液以及(jí)兩相流體等。
1.1楔式(shì)流量計測量原理(lǐ)
楔式流量計是利(li)用帕努利原理,将(jiāng)截面成V形的楔塊(kuai)🌍放入工藝管道中(zhong)而構成的一種新(xin)型節流裝置,通過(guo)楔塊産生💛差壓，當(dāng)流體通過楔式流(liu)量計時，由于楔塊(kuài)的節流作用,在楔(xiē)塊前、後側會産生(sheng)了一個🔞與體積流(liu)量值成平方關系(xi)的🈲差壓，該差壓正(zheng)比于㊙️質量或體積(ji)流量。此差壓信号(hào)通過膜盒傳送到(dao)差壓變送器,差壓(yā)🛀🏻變送器通過計算(suan)就會得出與差壓(ya)成平方關📱系的4~20mA信(xin)号,經顯㊙️示屏或DCS即(jí)可顯示出流量值(zhi)。楔塊--般安裝在管(guǎn)道的上部,它的圓(yuán)⛷️滑頂角朝下,這樣(yang)有利于含懸浮顆(ke)粒的液✏️體或黏稠(chou)液體及髒💋污介質(zhi)順利通過,不會在(zài)節流件上遊側産(chǎn)生滞流👄。對同一管(guǎn)徑,不同的楔比H/D(楔(xie)塊.開口高度H和管(guǎn)道直🏃♀️徑D之比)可得(de)到不同的典型流(liú)量範圍。楔式流量(liang)計工作原理如圖(tu)1所示。
1.2楔式(shi)流量計特點
楔式(shi)流量計結構簡單(dān)、可靠、無可移動部(bu)件與易損部🎯件,耐(nai)🥵磨性好,長期運行(háng)精度高。經标定的(de)楔式流量計流量(liàng)系數♌基本🤩誤差在(zài)±0.05%以内,重複性好、穩(wen)定性好、可靠性高(gao)、壽命長、成本低及(jí)安裝維🎯護方便;結(jié)構獨特,無沉積、不(bu)堵塞💋,适用範圍廣(guǎng),除應用📞于常規的(de)🛀氣體液體、蒸汽外(wài),特别适用于黏度(du)高⛹🏻♀️、混合液易結晶(jīng)、高含塵氣㊙️體及含(han)固體顆粒液體、漿(jiāng)狀液體,如水煤漿(jiāng)蠟、渣油油漿、黑水(shui)、廢水等的流體測(cè)量,具有自清潔能(neng)力,無滞流區。
另外(wài)楔式流量計+雙法(fa)蘭變送器的檢測(ce)方式，省掉了引壓(yā)管💁的鋪設,從而節(jiē)省了伴熱源的鋪(pu)設和伴熱蒸汽的(de)♋消耗,楔式流量計(ji)的取壓接口可與(yu)表體和工藝管線(xiàn)進行整體📧保溫,通(tōng)💰過流體本身的熱(re)源保證楔式流量(liang)計冬季的防凍措(cuò)施,節省了裝置的(de)蒸汽能源消♉耗和(he)冷凝水排放,對于(yú)裝置整體能耗👉的(de)降低有一定的提(tí)高。
2油品加工介質(zhì)
油品加工裝置是(shì)以費托合成裝置(zhì)穩定重質油和合(he)👅格🔞蠟低溫油洗單(dān)元的油洗石腦油(yóu)爲原料,在高溫高(gao)壓、氫氣以及催化(hua)劑的作用下進行(háng)烯烴飽和⚽以及含(han)氧化物的脫出反(fan)應,生産柴油組分(fen)、重柴油♊、粗石腦油(yóu)、尾油等産品。其中(zhōng)重🚩質油的凝點30℃左(zuo)右、壓💞力2.7MPa、密度682kg/m3、溫度(du)☎️125℃,重質油中有少量(liàng)催化劑🌈粉末;合格(ge)蠟的介質溫度🛀🏻180℃、壓(yā)力0.6MPa、密度870~900kg/m3、凝點在57~63C;油(you)洗石腦油的介質(zhi)密度780~970kg/m3、壓力0.64MPa、溫度52℃、沸(fèi)😄點20~160℃;尾油的介質密(mi)☀️度729kg/m3、溫度.210℃、壓力0.5MPa;重柴(chai)油的介質密度636kg/m3、溫(wēn)度266℃、壓力0.5MPa;柴油組分(fèn)的介質密度720kg/m3、壓力(lì)0.5MPa;粗石腦油的介質(zhi)🈲壓力1MPa、溫度30℃。
3原因分(fen)析
根據對油品加(jiā)工裝置介質和工(gong)況的綜合分析，流(liu)💯量計♌不準🌏的👈可能(néng)因素有4點:
1)重質油(yóu)/蠟中攜帶的少量(liàng)催化劑固體顆粒(li)，裝置長周期運行(hang)一❓段時間後,催化(huà)劑顆粒會逐漸沉(chén)積到流量計的取(qu)壓🧡口,從🌂而堵塞取(qǔ)壓口，造成無法正(zheng)常檢測壓力,緻使(shi)流量計測量失真(zhēn);同時還會沖刷磨(mo)損楔塊,改變前後(hou)壓差,造成測量不(bu)準[4]。
2)由于重質油/蠟(la)的凝點較高,每次(cì)檢修後再次投運(yùn)時因管道中的重(zhong)質油流速較慢,伴(ban)熱管線溫度較低(di)等因素,重質油經(jīng)🐇常有部分凝固的(de)情況發生，凝固塊(kuai)經過取壓口時就(jiu)會堵塞♈取壓口或(huò)者将楔塊包裹,導(dao)緻流量計無法準(zhun)确測量。
3)由于介質(zhi)中含有氫元素(氫(qing)離子),流量計的膜(mo)盒材質是不鏽鋼(gang),膜盒長時間與帶(dai)氫介質接觸,帶氫(qing)介質會不斷稀釋(shì)出氫🈲離子，氫離子(zǐ)會逐漸滲透到膜(mo)片背面,并在背後(hou)慢慢聚集成氫氣(qì),這些氫氣反向滲(shen)透速度慢于整箱(xiāng)速度,最終會把膜(mo)片鼓起導緻㊙️遠傳(chuán)密封件的報廢。
4)差(cha)壓取樣位置有問(wèn)題，也是最關鍵問(wen)題,原始安裝時按(an)照《自🥵動化儀表工(gong)程施工及驗收規(guī)範》等通用性儀表(biǎo)安💰裝規範進行安(ān)👈裝,即測量氣體介(jiè)質的取壓口在⭕管(guǎn)道的水平45°以上，測(cè)量液體介✔️質的取(qu)壓口在管道的水(shuǐ)平45°以下🌈,測量髒污(wu)介質的取壓口在(zai)管道的中部位置(zhi)。油品加工裝置的(de)産品基本都是液(ye)體,因此楔式流量(liàng)計取壓口都在水(shuǐ)平45°以下部位安裝(zhuang)，但是因楔式流量(liàng)計的♈楔塊在表體(ti)内腔分布不是均(jun1)勻的,取壓口一般(ban)都是按設計固定(ding)在楔塊焊接處的(de)前後上方,測量液(yè)體時,如果取壓口(kou)在管道的水平45°以(yǐ)下，那麽楔塊也在(zài)管線的水平45°以下(xia),這樣👣會造成流體(tǐ)♈要從楔塊的上方(fang)流過。這種測量方(fāng)式☀️下流體内介質(zhì)雜質顆粒會因楔(xie)塊的阻抑而逐漸(jian)在楔式流量計的(de)下部表體内腔沉(chén)積👣，時間久了就有(yǒu)堵塞楔塊前方取(qu)壓口的可能性,易(yi)造成流量計測量(liàng)失真。另外,部分💃油(you)品中本身就含有(you)催化劑顆粒,因此(cǐ)容易堵塞,造成測(cè)♌量失真;部分油品(pin)雖然是液态,但.是(shì)輕質組分(如氫氣(qi))很容易稀釋出氣(qì)體,會在取壓口聚(jù)集從而隔絕測量(liàng)膜盒,同樣會造成(cheng)測量失真。
4優化方(fāng)案
1)因重質油和蠟(la)中含有催化劑顆(ke)粒,且此催化劑顆(kē)粒無法根本消除(chú),長期随着介質流(liú)動對楔塊有一-定(ding)的磨損，因此對楔(xiē)塊進行硬化處理(li)，表面噴塗0.1~0.3mm厚的碳(tàn)化鎢材料,将硬度(du)♋提高至HC55以上。
2)針對(dui)變送器膜盒氫滲(shèn)問題,将所有含氫(qing)介質的變送器膜(mo)♉盒接液材質全部(bù)更換爲黃金膜片(piàn)或金剛🌈膜片,防止(zhǐ)氫離子滲透進膜(mo)盒裏面,避免膜盒(hé)鼓包,消除變㊙️送器(qi)零漂或者假值問(wèn)🙇🏻題;同時将矽油更(gèng)換爲耐高溫(-30~315℃)矽油(you),防止矽油受熱🏃🏻♂️膨(peng)脹或蒸發。
3)儀表伴(bàn)熱與工藝伴熱分(fen)開,以便伴熱總站(zhàn)單獨設😘立,懸挂禁(jin)動牌,防止工藝人(rén)員誤關伴熱,确保(bǎo).伴熱質量,并在根(gēn)部閥處增加帶溫(wēn)控器的電伴熱,确(què)保🤩裝置異常情況(kuàng)💞時伴熱不間斷,防(fáng)止蠟介質凝固。
4)根(gēn)據實際情況，選擇(ze)合适的取壓口，重(zhòng)質油和合格蠟等(deng)含有少量催化劑(jì)的19台單對楔式流(liu)量計取壓口設計(ji)之初爲斜向下取(qǔ)壓,運行時容易沉(chen)澱雜物堵塞取壓(yā)口,嘗試向上取壓(yā),但是容易集氣,最(zui)終選取爲水平取(qu)壓;油洗石腦油和(hé)尾油、柴油等介質(zhì)的✉️24台雙對楔式💛流(liu)量計設計取壓口(kǒu)朝上📞,運行時經常(cháng)🏃♀️集氣,維護時需要(yao)經常排氣,排氣存(cún)在介質外漏風險(xiǎn)，外漏的介質滴到(dao)保溫棉易引起火(huǒ)災,最終選爲調向(xiang)爲斜下45°取壓,确🤞保(bǎo)介質流過時能與(yǔ)膜盒充分接觸,保(bao)證測量的正确率(lǜ),排污時用桶接液(yè)防止介質滴到可(kě)燃物上引起着火(huǒ)。
5)在取壓閥與雙法(fa)蘭連接部件之間(jian)設置排污洩壓(放(fàng)空)閥,要求儀表人(rén)員定期排污或排(pái)氣。排污閥出口再(zài)🐕加一段帶彎頭排(pai)污🛀管(防止噴濺),排(pai)污洩壓(放空)閥還(hai)🔴可以在流量計🌈校(xiao)準過程中保🌍證正(zheng)負雙法蘭之間的(de)受壓一-緻☂️,确保校(xiào)準可靠,同時保證(zhèng)維修人員的安全(quan);另外若雙法蘭變(biàn)送器損🐅壞需要更(geng)換,通過排污洩壓(ya)閥門]能夠判斷取(qǔ)壓一次閥門]是否(fou)滲漏。
5優化效果
1)優(you)化前加氫減壓塔(tǎ)加熱爐8路進料流(liu)量在2025年12月某-天24h的(de)測量🏃♀️折🐅線圖如圖(tú)2所示。
2)優化後加氫(qing)減壓塔加熱爐8路(lù)進料流量在2025年12月(yuè)某--天🔅24h的⛱️測量折線(xiàn)圖如圖3所示。
3)優化(hua)前由于43台楔式流(liu)量計測量不穩定(dìng)性,導緻油品加工(gōng)裝置加氫、加氫裂(lie)化單元部分二級(jí)聯鎖及♋自動控制(zhi)回路無法投用🈲，嚴(yán)重影響工藝操作(zuo)。通過一系列優化(huà)措施的實施,油品(pǐn)加工裝置的楔式(shi)流量計已經測量(liàng)穩定,聯鎖及自動(dòng)控制回路全部具(ju)👅備投用條件,有效(xiao)保證了工藝操作(zuo)和緊急狀态下的(de)聯鎖可靠動😄作。
6結(jie)論.
楔式流量計在(zài)裝置運行中相對(duì)于孔闆流量計,.抗(kàng)髒🚶污、可😄自清潔、運(yun)行精度高、差壓值(zhí)穩定、壓損小.量程(cheng)比🏒寬、直⭐管段🈲要求(qiú)😍小，能夠測量雙向(xiàng)流,性能好維護,維(wéi)修工作量大大減(jian)少,符合目前企🌂業(ye)高效環.保節能的(de)要求。但是,任何測(cè)量儀表都不是萬(wàn)能的,即使國家規(guī)範也不一定适合(he)所有工況，對于測(ce)量過程出現的具(ju)體問題要根據實(shi)際情況針對性進(jìn)行🐇優化,因此當在(zài)裝🌈置運行過程中(zhōng)發現測量儀表不(bu)準時，不可直接否(fǒu)定某一類測量儀(yí)表,應綜合考慮材(cai)質、取壓方式、介質(zhì)成分、溫度和壓力(lì)等多方因素,并借(jie)鑒類似裝置🌏使用(yòng)經驗,進行改造優(yōu)化，提高儀✉️表适應(yīng).性,确保計量正确(que)率。
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