摘要(yao):爲了提高(gāo)企業的工(gong)業自動化(huà)水平和流(liú)量測🐅量節(jie)能新技術(shu)的應用，以(yi)寶塔石化(huà)80t/a重油催化(hua)裂化的原(yuan)料汕🐪霧化(hua)然汽☁️測量(liàng)爲例,通過(guò)和現有的(de) 差壓式流(liu)量計 的性(xing)能綜合對(dui)比,分析了(le)多孔平衡(héng)流量計 的(de)技術特點(dian)和節能效(xiao)果，并對多(duo)孔平衡流(liu)量計節能(neng)進🏃‍♀️行了計(ji)算和經濟(jì)分析,充分(fen)說明多孔(kǒng)平衡流🌈量(liàng)計在繼承(chéng)了标準孔(kǒng)恒🛀🏻優點的(de)基礎上,還(hai)具備測量(liang)精度高、測(cè)量範圍寬(kuan)♋、永久壓損(sǔn)小對直管(guan)段矩、節能(neng)效果好等(děng)特點，能夠(gòu)推動企業(ye)的工業🌈白(bái)動化水平(ping)，是一種流(liu)量測量節(jiē)能的新技(jì)術.
　　流量測(cè)量在石化(hua)企業生産(chan)控制過程(chéng)和計量核(he)算中具有(you)重要的地(dì)位,特别是(shì)在注重能(néng)源節約提(ti)高🤟企業經(jīng)濟🌏效益和(hé)産🧡品質量(liàng)的今天，對(dui)流量測量(liang)的💃🏻要求更(gèng)爲嚴格.在(zai)石化企業(yè)作爲流量(liàng)測量對象(xiang)的流體介(jie)質種類包(bāo)括🌈氣體、液(yè)體、蒸汽等(děng)，隻有把這(zhè)些介質的(de)流量測量(liang)正确，才👅能(neng)正确地進(jìn)行經濟核(hé)算🔴,使生産(chan)活動建立(li)在可靠的(de)科學技術(shù)之上，使經(jing)濟管理工(gōng)作切實有(you)💚效地進☂️行(háng).
　　目前,差壓(ya)式流量計(jì)可選用的(de)節流元件(jiàn)有孔闆、噴(pen)嘴、文丘裏(li)管等4随着(zhe)測量技術(shù)的不斷發(fā)展，節流元(yuan)🤞件不斷改(gai)進，多孔平(píng)🐇衡流🏃‍♀️量計(ji)已通過有(you)關試驗并(bing)在石油化(huà)工裝置上(shàng)得到了較(jiao)🔴廣泛的應(yīng)用.該儀表(biǎo)也是一種(zhong)差壓式流(liu)量儀表.它(tā)是在标準(zhǔn)孔闆節流(liu)裝置的基(ji)礎上研發(fa)出的❄️-種新(xin)型流量測(ce)量儀表.它(tā)💔集合标準(zhǔn)孔闆節流(liu)裝置結構(gòu)簡單、應用(yòng)技術成熟(shú)等優點，克(ke)服了标準(zhǔn)孔闆🤞節流(liú)裝置精度(du)較低、量程(cheng)比窄、安裝(zhuāng)時上下遊(you)🏃‍♀️需要較長(zhǎng)的直管段(duan)、永久壓力(lì)損失較大(da)、運行成本(běn)高等缺點(diǎn).該流量計(ji)被稱🈲作第(dì)三代節流(liú)裝置,.是由(you)美國國家(jia)航空航天(tiān)局設計發(fa)明的一種(zhǒng)新型流量(liàng)計,也稱⁉️爲(wei)多孔平衡(heng)流量計.
1.基(jī)于多孔平(ping)衡流量計(ji)的性能優(you)勢
　　多孔平(ping)衡流量計(ji)是一種差(chà)壓式流量(liàng)儀表，其工(gong)作原理與(yu)其他差壓(ya)式流量計(ji)一樣，都是(shì)基于密封(feng)管道中🚶‍♀️的(de)能量轉換(huan)原理,即在(zai)理想流體(ti)的情況下(xia)，管道中的(de)㊙️流量與差(cha)壓的平方(fang)根成正比(bi)，再根據伯(bó)努利方程(cheng)用測出的(de)差💜壓值即(jí)可計算出(chu)管📧道中的(de)流🌐量.平衡(héng)流量傳感(gan)器是一個(ge)多孔的圓(yuan)盤節流整(zheng)流器，安裝(zhuang)在管道的(de)截面.上，每(měi)個孔的尺(chǐ)寸和分布(bù)是基于特(tè)殊的公式(shì)🐉和測試數(shu)據而定制(zhi)的,稱爲函(han)數孔當流(liú)體穿過圓(yuan)盤的函數(shù)孔時，流體(ti)将㊙️被平衡(heng)整🈲流，渦流(liú)被最小化(hua)，形成近似(si)理想流體(tǐ),通過取㊙️壓(ya)裝置,可獲(huo)得穩定的(de)差壓信🈲号(hào)，根據伯努(nǔ)利方程計(jì)算出體積(jī)流量、質量(liang)流量.平衡(héng)流量計巧(qiǎo)妙的設計(jì)在于将☂️多(duo)孔整流器(qi)和測量孔(kong)闆合二爲(wèi)一，能最大(da)限度地将(jiāng)流場平衡(heng)調整成理(lǐ)想狀态，從(cong)而将差壓(ya)式👣流量計(jì)的優勢發(fa)揮到極緻(zhì).
(1)流量測量(liang)線性度高(gāo)，重複性好(hǎo)平衡流量(liang)傳感器具(jù)有對☎️稱多(duō)孔結構特(te)點，能對流(liu)場進行平(píng)衡,降低了(le)渦流、振動(dòng)和信号噪(zao)聲,流場穩(wen)定性大大(dà)提高，使線(xiàn)性度比孔(kǒng)闆提升了(le)5~10倍，重複性(xìng)提高了54%，爲(wei)0.15%.從其綜合(he)💔性能來看(kàn),多孔平衡(heng)流量計屬(shu)于流量計(jì)❌行列.當量(liàng)程比爲5:1時(shi)，線性度可(kě)達±0.3%;量程比(bi)爲7:1時，線性(xing)度可達±0.5%;量(liàng)程比爲10:1時(shí)，線性度可(kě)達±1.0%。
(2)直管段(duàn)要求低，雙(shuang)向流測量(liàng)好.平衡流(liu)量傳感器(qì)由于流場(chang)⛱️穩❌定，A.壓力(lì)恢複比孔(kong)闆快兩倍(bèi)，人大縮短(duǎn)了對直管(guǎn)段的要求(qiú)，其前後直(zhí)管段一股(gu)爲前1D後1D,最(zui)小♻️可以小(xiao)于0.5D，其中D爲(wei)工藝❗管道(dao)的工程直(zhí)徑..采用多(duo)孔平衡流(liú)量計可以(yǐ)省去大量(liang)直🔴管段，尤(you)其🛀是特殊(shu)昂貴的材(cái)料的管道(dao).另外,多孔(kong)平衡流雖(sui)計處于完(wán)全對稱，因(yin)此對于雙(shuāng)向流的流(liu)體測量非(fēi)常的理♍想(xiang)将多孔平(píng)衡流量計(ji)和 孔闆流(liú)量計 進行(háng)比較，如圖(tu)1所示.
 
(3)永(yong)久壓力損(sun)失小，測量(liang)介質潔淨(jìng)度要求低(di).多孔對稱(cheng)的平☔衡🤟設(she)計，減少了(le)紊流剪切(qie)力和渦流(liu)的形成，降(jiang)低了動🌈能(néng)的損失💁,在(zai)同樣的測(cè)量工況下(xià)，與孔闆相(xiàng)比減少了(le)2.5倍的永久(jiu)壓力損失(shi)，從而節省(shěng)了相當😘大(dà)的運行能(néng)量成本,是(shi)一種節🌈能(neng)型儀表,值(zhí)得大量推(tuī)廣.因爲減(jiǎn)少了紊流(liu)剪切力和(he)渦流🏃的形(xing)成，從而大(dà)大降低了(le)滞留死區(qu)的形成，保(bao)證髒污介(jie)質順利通(tong)過多個💁孔(kong),減小了流(liú)體孔被堵(du)塞🙇🏻的機會(huì)将多孔平(ping)衡流量計(ji)和孔闆流(liu)量計進行(hang)比較,如圖(tu)2所示.
 
(4)其他性(xìng)能優勢.
①流(liu)量測量範(fàn)圍寬,測量(liàng)精度高.由(you)于平衡流(liu)量傳感器(qì)具有多孔(kǒng)結構的特(te)點,能對流(liu)場進行平(píng)衡，降低🌈渦(wo)流、振動和(hé)信㊙️号噪聲(sheng),流場穩定(dìng)性大大的(de)提高.表體(ti)采用特制(zhi)管道和專(zhuān)用取壓🚶裝(zhuang)置，使精度(dù)比傳統☔節(jie)流裝置提(ti)升了5~10倍.經(jīng)過實流标(biao)定，傳感器(qi)精度可達(dá)0.3%,适用于貿(mào)易計量場(chǎng)合.其流速(sù)可以從最(zuì)小到音速(su),其最小雷(lei)👨‍❤️‍👨諾數可低(di)于200，最大🌍雷(léi)諾數可大(da)于107;β值可選(xuan)0.25~0.90,孔徑比β=d/D.
②長(zhǎng)期穩定性(xing)好,可測高(gāo)溫高壓介(jie)質.由于其(qi)紊流剪切(qiē)✨力的明顯(xiǎn)減小，大幅(fú)度降低了(le)介質與節(jie)流件直接(jie)的摩擦,其(qí)β值長期保(bao)持不變,整(zhěng)個儀表無(wu)可動部件(jian),因此💃可以(yi)長期保持(chi)穩定性.與(yǔ)孔闆等節(jie)流裝置一(yī)樣，工作溫(wēn)度壓力取(qu)決于管🈲道(dào)和法蘭的(de)材質和等(deng)級,工作溫(wen)度可達850℃,工(gong)作壓力可(ke)達42MPaB.
③可測複(fú)雜工況介(jie)質.由于其(qí)特殊的結(jié)構設計，使(shǐ)其具有🆚特(tè)殊‼️的性能(néng),它可以用(yong)于氣液兩(liang)相、各種混(hun)合氣體(如(rú)瓦🛀🏻斯、沼氣(qì)、煤氣等🍓等(deng))、各種低溫(wen)氣體(如LNG、液(yè)氮、液氧、液(ye)🤟氩、液氫、液(yè)氯、液化乙(yǐ)烯、液化石(shi)油氣,等等(deng))、氣液兩相(xiang)介質(如濕(shi)氣)、漿料、多(duō)相水流、震(zhèn)動水流、電(diàn)磁🌈幹擾介(jiè)質和雙向(xiang)流(因爲多(duō)孔平衡流(liu)量計左右(yòu)完全對稱(chēng)).
2性能綜合(he)對比
　　當然(ran)多孔平衡(heng)流量計在(zài)實際應用(yong)中依然存(cun)在着一🛀🏻些(xiē)有🔞待解決(jue)的問題，結(jié)合以上平(píng)衡流量計(ji)的技✨術性(xìng)能特點，本(ben)文就平衡(héng)流量計與(yu)其他差壓(ya)式流量計(jì)進行對比(bi)，詳細性能(neng)比較見表(biǎo)1所🔴示.
 
3在重(zhong)油催化裂(liè)化中的應(yīng)用
　　催化裂(liè)化是我國(guo)石油化工(gong)二次加工(gōng)的核心裝(zhuang)置,在煉廠(chang)中,其💰加工(gong)能力占--次(ci)加工能力(li)的比例一(yi)般☁️在30%以上(shang)催化裂化(huà)實現工🚶業(ye)化已經有(yǒu)60多年的曆(li)史,作爲重(zhòng)油加工的(de)主要手段(duan),是目前重(zhong)油輕質化(huà)工藝.雖然(rán)曾多次受(shou)到其他二(èr)次加工工(gong)藝的競争(zheng)和💞清潔燃(ran)料标準的(de)挑戰，但由(yóu)于催化裂(lie)化技術的(de)不斷進步(bu)，各種以催(cuī)化裂化技(ji)術爲核心(xin)的催化裂(lie)化家族工(gōng)藝的不斷(duan)出現，已經(jīng)将催化裂(lie)化轉變爲(wei)煉油化工(gōng)一體化的(de)橋梁裝置(zhì),催化裂化(huà)依然保持(chí)了其在石(shi)油化工行(háng)業中📧的重(zhong)要㊙️地位.
3.1測(cè)量對象分(fen)析
　　随着催(cui)化裂化工(gōng)藝技術的(de)不斷進步(bu)，它對自控(kòng)技術💞也提(ti)出了較高(gao)的要求,選(xuan)用合适的(de)測量儀表(biao),是❤️保證催(cui)化👣裂化工(gōng)藝技術不(bu)斷進步的(de)首要條件(jiàn).寶塔石化(huà)80ta催化裂化(huà)裝置工藝(yi)的原始數(shu)據見表2.表(biao)2中的測量(liàng)介質爲氣(qi)體或蒸汽(qi).分析表2中(zhōng)的數據可(kě)知，所列的(de)原始數據(ju)的量程比(bi)都超出了(le)标準孔闆(pan)3:"的範圍，有(you)的甚至到(dào)達了10:1.因此(cǐ)在設計中(zhōng)選擇多孔(kong)平衡流量(liang)計.根據多(duo)孔平衡流(liú)量計的特(tè)點,選取蒸(zheng)汽介質作(zuo)爲測量對(duì)象🥵合适.
3.2多(duō)孔平衡流(liu)量計測量(liang)蒸汽
　　在石(shí)化企業中(zhōng)，蒸汽作爲(wei)--種重要的(de)能源被廣(guang)泛的應用(yong)💘.在催化裂(lie)化裝置中(zhōng)，包括反應(ying)-再生、分餾(liu)、吸收穩定(ding)(含氣壓機(ji))、主風機-煙(yān)機系統、餘(yú)熱钜爐、餘(yú)熱回收站(zhàn)中都大量(liang)💃🏻的使用蒸(zhēng)汽.随着企(qi)業成本核(hé)算的深入(ru),淘汰落後(hou)産能企業(ye)政策的落(luò)實,企業内(nèi)部對💋能源(yuan)的節約❓日(ri)益重視，而(er)在催化裂(lie)化裝置中(zhōng)蒸汽💋在能(néng)源費用🤞中(zhong)占據較大(dà)的比例，故(gu)要求對蒸(zhēng)汽進😘行準(zhǔn)确計量是(shi)很有必要(yao)的問.
　　蒸汽(qi)的流體特(te)征、生産工(gōng)藝情況、現(xian)場安裝條(tiáo)件、後續維(wei)護要🔆求📱及(ji)流量儀表(biao)的性能,是(shi)蒸汽計量(liang)的5個重要(yào)因素.結合(hé)本文🧑🏽‍🤝‍🧑🏻對多(duō)孔平衡流(liú)量計的介(jie)紹，它非常(chang)适合用于(yu)蒸汽流量(liàng)測量.
3.3同等(deng)條件下與(yǔ)标準孔闆(pǎn)測量蒸汽(qì)流量的比(bi)較
　　重油催(cuī)化裂化裝(zhuang)置中,儀表(biǎo)位号爲FE21105的(de)流量計用(yong)于測量🔅進(jin)入催化反(fǎn)應器的原(yuán)料油霧化(huà)蒸汽工藝(yì)參數見表(biao)3.
　　依據表3中(zhōng)的原料油(yóu)霧化蒸汽(qi)工藝參數(shù)，通過孔闆(pan)❄️計算軟件(jian)計算出标(biao)準銳孔闆(pan)儀表數據(jù);通過多孔(kǒng)平衡流量(liàng)計軟件計(ji)算出🐅多孔(kong)平衡流量(liàng)計的儀表(biǎo)數據,兩者(zhe)數據對比(bi)見表4.
 
　　由表(biǎo)4可知，選用(yong)多孔平衡(héng)流量計前(qián)後直管段(duan)可節省3.8m管(guan)徑❄️爲🐆200mm的管(guan)道,壓力損(sǔn)失可減少(shǎo)4195Pa.而在催化(huà)裂化項目(mu)中,長直管(guan)段除--次性(xìng)投資外，還(hai)包括:管道(dao)施工、保溫(wēn)材料費、安(an)♈裝支架、土(tǔ)地占用、維(wéi)護、運行費(fèi)用等.由此(cǐ)可以說明(ming),蒸汽👌介質(zhì)在設計選(xuan)用多孔平(píng)衡流量計(ji)可以一次(cì)性節約大(dà)量的投資(zi).
3.4測量蒸汽(qì)的節能分(fen)析
　　節流裝(zhuang)置作爲一(yi)種測量儀(yí)表,其節流(liú)型壓損大(da)，長期運行(hang)⚽耗能大,費(fèi)用高;長期(qī)運行中孔(kǒng)闆幾何尺(chǐ)寸變化，銳(rui)角🤟變鈍，甚(shen)至有的孔(kǒng)闆在開停(ting)車過程中(zhong),由于蒸汽(qì)管道中🚶‍♀️易(yi)存冷☀️凝水(shui)，開停蒸汽(qì)管道過程(cheng)中産生水(shuǐ)垂,緻使孔(kǒng)闆變形，甚(shen)至❄️變成喇(lǎ)叭口.所有(yǒu)這些都說(shuo)明:孔闆差(chà)壓式蒸汽(qi)流量計很(hen)難保證其(qí)原設計測(ce)量精度;介(jie)質輸送成(cheng)本是介質(zhi)輸送過程(cheng)中消耗的(de)能量,主要(yao)測量元♋件(jian)造成的永(yong)久壓力損(sun)失⚽爲标志(zhi),就液體等(děng)重介質而(er)言,輸送成(cheng)不是很人(ren)的☁️開支,主(zhu)要體現在(zai)泵消耗的(de)電能.因此(ci)選擇一款(kuǎn)精度高、穩(wen)定性.好、壓(yā)✏️損小、價格(gé)實惠的儀(yi)表是提高(gāo)儀👅表選型(xing)的一個很(hen)重要的原(yuán)則.
　　由表3可(kě)知，一-台公(gong)稱直徑200mm的(de)标準銳孔(kǒng)闆節流裝(zhuang)置測量進(jin)入催化反(fan)應器總管(guǎn)1.0MPa原料油霧(wù)化蒸汽,質(zhì)量流量爲(wei)5175kgh,差壓值爲(wei)10kPa,永久壓損(sun)爲6137Pa;而一台(tai)公稱直徑(jing)爲200mm的多孔(kǒng)平衡流量(liàng)計測:量進(jìn)入❤️催化反(fan)應器總管(guǎn)1.0MPa原🌈料油霧(wu)化蒸汽，差(cha)壓值爲4.26kPa,永(yǒng)久壓損爲(wei)1978Pa,計算節省(shěng)耗🎯能費用(yòng)問:
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,W;qv爲(wei)介質體積(jī)流量,m³/s;△P爲永(yǒng)久壓損值(zhí),Pa;η爲電💘機和(he)泵的🌂效率(lü)，工業上一(yi)般取0.8.
　　每年(nian)多耗能所(suǒ)需的費用(yòng)1]=(Q/1000)x(運行時速(su)/年)x(元/(千瓦(wǎ)-小時))=(1790.22/1000)x8400x0.639=9.61(萬🥰元(yuan)🙇‍♀️/年🌈).
　　根據上(shàng)述計算結(jie)果和2012年多(duo)孔平衡流(liú)量計的市(shi)場價💚格(公(gōng)✔️稱直⛷️徑爲(wèi)200mm多孔平衡(héng)流量計爲(wei)2.0萬元)可知(zhī),重油催化(hua)裂💔化裝置(zhì)中用于測(cè)量進入催(cuī)化反應器(qì)的原料油(you)霧化蒸汽(qì),若安裝多(duō)孔平衡流(liu)量計運行(háng)兩個半月(yue)就㊙️可以回(huí)收公稱直(zhi)徑爲200mm多孔(kǒng)平衡流量(liang)計的投資(zi)成本.
4結語(yǔ)
　　綜上所述(shu)，本文介紹(shao)了多孔平(píng)衡流量計(jì)的技術特(tè)點，通過多(duō)🌈孔平衡流(liú)量計和标(biāo)準銳孔闆(pǎn)在重油催(cuī)化裂化裝(zhuang)置上的應(ying)用比較，以(yi)該裝置上(shang)原料油霧(wù)化燕汽測(ce)量爲例,進(jin)行了節能(neng)分析，充分(fèn)說明了在(zai)設計中選(xuǎn)🛀用一.款性(xing)👅能可靠的(de)節能儀表(biao)是實現該(gai)裝置節能(neng)減排的重(zhòng)要手段.基(ji)于上述優(you)點和T程實(shí)㊙️際應用的(de)良好的效(xiao)果，可以得(dé)出的結論(lùn)是多孔平(ping)衡流量計(jì)是一種計(ji)量正确、耐(nài)用、具有廣(guǎng)泛應用前(qián)景的節能(néng)儀表.

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