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流量測量的行業(yè)特點(diǎn)及其對儀表的要求

閱讀:533發(fā)布時(shí)間:2017-3-22

1.1 鋼鐵行業(yè)流量測量的特點(diǎn)

鋼鐵行業(yè)時(shí)耗能大戶,大量燃料在各種爐窖內(nèi)燃燒,還需要助燃空氣,有的屬富氧燃燒,需要吹入氧氣。有的爐子燃燒產(chǎn)生大量的荒煤氣,經(jīng)洗滌除塵等處理后,送到另一些爐窖作燃料。因此,助燃?xì)怏w流量、煤氣流量、煙道氣流量等占了很大比例。這些測量對象流體壓力低、流速低、密度低。管徑大,要準(zhǔn)確測量有一定難度,尤其是煤氣,往往含水量、含塵量較高,有的還含有焦油,有的煤氣管道內(nèi)有排不盡的水,這些都要求儀表有適應(yīng)能力,不能因凝液析出而影響測量,不能因灰塵而發(fā)生故障。

廠制水流量測量對象也有其特點(diǎn),測量結(jié)果多半用于過程監(jiān)視與控制,度要求不高,但穩(wěn)定性、可靠性要求高。有時(shí)口徑較大,常常選用均速管差壓式流量計(jì)和夾裝式超聲流量計(jì)。

1.2 電力行業(yè)中的流量測量特點(diǎn)

(1)與發(fā)電有關(guān)的蒸汽流量測量 此類流量測量的特點(diǎn)是流體溫度高,壓力高,連數(shù)兆瓦的小機(jī)組蒸汽溫度都要達(dá)到420℃以上。盡管經(jīng)常有新型流量計(jì)推出,但多數(shù)原理流量計(jì)承*如此嚴(yán)酷的工作條件。目前還是節(jié)流式差壓流量計(jì)穩(wěn)穩(wěn)地占據(jù)著這塊傳統(tǒng)領(lǐng)地。

由于此類測量對象流量變化范圍不大,經(jīng)常是滿載滿發(fā),所以差壓式流量計(jì)范圍度較小地弱點(diǎn)不會帶來實(shí)際影響。

(2)供熱網(wǎng)中地蒸汽流量測量 熱電廠供熱網(wǎng)中所用地流量計(jì),由于流體溫度和壓力均大大降低,所以可以選擇的空間大大擴(kuò)展,但由于沿襲電廠儀表選型的傳統(tǒng),多數(shù)對象仍選用節(jié)流式差壓流量計(jì),部分選用渦街流量計(jì)。

1.3 石油和化工行業(yè)中流量測量的特點(diǎn)

①多數(shù)石化和化工企業(yè)有防爆要求,即使被測流體本身不是易燃易爆物質(zhì),但整個(gè)區(qū)域?qū)僖兹家妆瑘鏊?,因此儀表選型時(shí)應(yīng)符合防爆規(guī)程。

1.4 石油儲運(yùn)行業(yè)的流量測量特點(diǎn)與要求

石油儲運(yùn)行業(yè)也是流量儀表的一大用戶,每年數(shù)以億噸計(jì)的成品油從油庫經(jīng)計(jì)量后轉(zhuǎn)運(yùn)到加油站或下一級油庫然后再經(jīng)計(jì)量發(fā)送到zui終用戶。數(shù)以萬計(jì)的加油站偏布各地,每個(gè)加油站都裝有數(shù)量不等的加油機(jī)。

成品油主要油汽油、柴油、煤油、潤滑油、汽油等品種。由于接收油品的槽車、槽船或車輛的油箱等都是裝在可移動的設(shè)備上,因此油品經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后通過鶴管、撓管之類的柔性管道發(fā)送到接收方。因?yàn)橛推穼僖兹家妆镔|(zhì),安全是人們關(guān)注的首要問題。由于高速流動的油品與管件及管道內(nèi)壁摩擦易產(chǎn)生靜電,因此,管路設(shè)計(jì)中應(yīng)有靜電接地措施,將所產(chǎn)生的靜電電荷導(dǎo)入大地。靜電接地系統(tǒng)還要求與發(fā)油控制系統(tǒng)聯(lián)鎖,一旦靜電接地失靈,立即停止發(fā)油。除此之外,石油儲運(yùn)行業(yè)流量測量還有下面的特點(diǎn)與要求。

①被測介質(zhì)昂貴,對計(jì)量度要求高,一般要求達(dá)到±0.5%R。

②除重油、渣油之外的其他成品油都較清潔。發(fā)油時(shí)管道中的油品流速較高而且較穩(wěn)定,因此容易得到較高的計(jì)量度。

③計(jì)量數(shù)據(jù)用于貿(mào)易結(jié)算,因而要求計(jì)量結(jié)果的顯示供需雙方都便于觀察,從而體現(xiàn)公平和透明。

有些計(jì)量表如加油機(jī),除了顯示發(fā)油總量外,還應(yīng)同時(shí)顯示單價(jià)和總價(jià)。

④流量測量儀表大多與批量控制設(shè)備配合使用,可以按預(yù)先設(shè)定的發(fā)油量進(jìn)行自動控制,如本書第五章所討論的批量控制系統(tǒng)。新型的加油機(jī)還配有讀卡設(shè)備和打印機(jī),以便讀出用戶預(yù)先購買的IC卡中剩余金額,并在此金額即將用完時(shí)通知控制系統(tǒng),關(guān)閉閥門。加油完畢自動打印加油報(bào)告。

1.5 供水行業(yè)的流量測量特點(diǎn)

水廠從河流、湖泊或水庫抽取原水,需根據(jù)原水計(jì)量結(jié)果向國家支付費(fèi)用。水廠的成品是自來水,自來水的管理和分配網(wǎng)上需大量大口徑流量計(jì)。這些測量對象有下列特點(diǎn)。

①計(jì)量數(shù)據(jù)用于貿(mào)易結(jié)算,測量度要求高,按照GB/T 17167的規(guī)定應(yīng)達(dá)到±2.5%R的度(見表2.3)。對于大口徑計(jì)量表,有些用戶要求高達(dá)±0.5%R。

②設(shè)置在原水和自來水主管道上的流量計(jì),口徑大,為減少泵送費(fèi)用,要求阻力小。

③對測量范圍度要求高。家庭用戶均為間歇使用,即使是大的企事業(yè)機(jī)構(gòu),日夜之間、不同季節(jié)之間、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理或服務(wù)的各個(gè)不同階段,耗水量也差異很大。

④環(huán)境惡劣,大口徑管道通常為埋地敷設(shè),因此流量計(jì)大多數(shù)被安裝在儀表井中,稍有不慎就會出現(xiàn)雨水淹沒儀表地事件,所以,流量計(jì)應(yīng)有IP68的環(huán)境防護(hù)能力。

⑤原水潔凈程度較差,壓力不高,在大口徑管道中低速流動的條件下,管壁上易積淤泥,所以儀表設(shè)計(jì)選型應(yīng)考慮淤泥的影響,工程設(shè)計(jì)和安裝時(shí)應(yīng)考慮淤泥的清理。

目前的儀表選型意見趨于一致,用于貿(mào)易結(jié)算的大口徑流量計(jì),選用電磁流量計(jì),它能全面滿足上述各項(xiàng)要求,小口徑水流量測量選用旋翼式水表。

1.6 天然氣流量測量的特點(diǎn)及其對儀表的要求

天然氣作為一次能源,在世界一次能源結(jié)構(gòu)中的比重逐年上升。發(fā)達(dá)國家一般已達(dá)到30%~40%,因此天然氣貿(mào)易交接計(jì)量所涉及的金額是巨大的,引起上的廣泛重視。為了保證天然氣生產(chǎn)及利用企業(yè)的貿(mào)易計(jì)量公正合理,維護(hù)貿(mào)易雙方的正當(dāng)權(quán)益,歐洲zui早制訂了EN1776:1998《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》。我國在這一標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上也制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GB/T18603-2001《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》。

天然氣計(jì)量系統(tǒng)具有下列主要特點(diǎn)和基本要求。

  1. 防爆要求 流體易燃易爆,可能的危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)按GB3836.1進(jìn)行分級,在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi),任何儀表和電器設(shè)備選型和安裝都應(yīng)符合GB3836的規(guī)定。

  2. 不中斷供氣要求 為了保證連續(xù)輸氣,不能因計(jì)量儀表維修等中斷供氣,計(jì)量站和計(jì)量回路宜設(shè)置旁通,對于重要的大流量用戶,*采用并聯(lián)雙計(jì)量回路。旁通閥和并聯(lián)雙計(jì)量回路上游閥或(下游閥)應(yīng)選擇關(guān)閉性能好、耐用、有檢漏裝置的截?cái)嚅y,避免非計(jì)量流失。

  3. 工況的多樣性 天然氣從采集、處理、運(yùn)輸?shù)椒峙涞母鱾€(gè)環(huán)節(jié)都需要計(jì)量,采集環(huán)節(jié)流體臟污,氣體帶液甚至混有固相。不同的氣井壓力差異大。運(yùn)輸環(huán)節(jié)流體壓力也較高,但分配到zui終用戶處,壓力可能將得很低。因此,不同環(huán)節(jié)的流量測量應(yīng)了解清楚流體工況和具體條件,不能一概而論。

  4. 不同的準(zhǔn)確度要求 天然氣計(jì)量屬大宗能源計(jì)量,而且流量值越大,涉及到的結(jié)算金額越大。而所配置的計(jì)量儀表的價(jià)格與準(zhǔn)確度有關(guān),準(zhǔn)確度越高,價(jià)格也越高,計(jì)量值相對較小的計(jì)量系統(tǒng),一般承但不起價(jià)格昂貴得多的高準(zhǔn)確度儀表,因此,只能降低要求,但仍應(yīng)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。表1.1所列是不同等級的天然氣計(jì)量系統(tǒng)儀器儀表配備指南。表2.2是不同等級的計(jì)量系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度要求4]

表1.1 不同等級的天然氣計(jì)量系統(tǒng)儀器儀表配備指南

設(shè)計(jì)能力qnv(m3/h)(標(biāo)準(zhǔn)參比條件)

qnv=≥500

5000≤qnv≤50000

qnv≥50000

1.用于測量的校驗(yàn)用系統(tǒng)例如串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)

  

2.溫度轉(zhuǎn)換

3.壓力轉(zhuǎn)換

4.Z轉(zhuǎn)換

5.發(fā)熱量和氣體質(zhì)量的確定

  

6.每一時(shí)間周期的流量記錄

 

7.密度測量(代替2、3、4)

  

準(zhǔn)確度等級

C級(3.0)

B級(2.0)

1級(1.0)

2.“√”建議配套內(nèi)容。

參數(shù)測量

計(jì)量系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度等級

1級(1.0%)

B級(2.0%)

C級(3.0%)

溫度

0.5℃

0.5℃

1℃

壓力

0.2%

0.5%

1.0%

密度

0.25%

0.75%

1.0%

壓縮因子

0.25%

0.5%

0.5%

發(fā)熱量

0.5%

1.0%

1.0%

工作條件下體積流量

0.75%

1.0%

1.5%

  1. 當(dāng)供用氣雙方用能量流量交接時(shí)需要配套的項(xiàng)目。

  1. 計(jì)量系統(tǒng)不同的輸出量類型和計(jì)量單位 計(jì)量系統(tǒng)由天然氣流量計(jì)和進(jìn)行不同參數(shù)測量的變送器、流量計(jì)算及確定各輸出參數(shù)的轉(zhuǎn)換裝置組成,根據(jù)系統(tǒng)的組成和需要,輸出量可以是:標(biāo)準(zhǔn)體積流量、質(zhì)量流量和能量流量。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量以Nm3/s為單位;工作狀態(tài)體積流量以m3/s為單位;質(zhì)量流量以kg/s為單位;能量流量以MJ/s為單位4]。

  2. 天然氣組分變化 由天然氣組分變化引起的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度變化,壓縮因子變化,都將影響流量測量準(zhǔn)確度,因此在計(jì)量值大的計(jì)量系統(tǒng)中,應(yīng)根據(jù)天然氣組分穩(wěn)定度定時(shí)取樣,進(jìn)行全組分分析。

  3. 超壓縮因子變化 天然氣超壓縮因子FZ是因天然氣特性偏離理想氣態(tài)定律而導(dǎo)入的修正系數(shù)。超壓縮因子不僅受流體溫度、壓力影響,而且隨天然氣組分變化。因此應(yīng)實(shí)時(shí)計(jì)算其數(shù)值。

  4. 實(shí)流校準(zhǔn) 天然氣干線流量計(jì)主要特點(diǎn)為高壓(2Mpa以上)、大口徑(DN150以上)、高度(0.5級以上)。我國從塔里木到上海的輸氣干線總長為4000多公里,壓力為10Mpa,管徑為DN1000,這些特點(diǎn)要求輸氣干線流量計(jì)應(yīng)具有高度、穩(wěn)定可靠的計(jì)量系統(tǒng)和配備相應(yīng)的校準(zhǔn)裝置。

實(shí)流校準(zhǔn)應(yīng)在與實(shí)際操作條件相近的條件下進(jìn)行,然而,如果將條件差異鎖引起的不確定度估算考慮在內(nèi),在不同條件下校準(zhǔn)的也是可行的。

在計(jì)量值大的計(jì)量站,應(yīng)在計(jì)量管道上串聯(lián)安裝一套校準(zhǔn)用附加流量計(jì),以便定期進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)。

1.7樓宇中的流量測量的特點(diǎn)

  1. 樓宇自動化系統(tǒng)中地測量流量 在樓宇自動化系統(tǒng)中,對進(jìn)出重點(diǎn)設(shè)備或裝置地流體流量進(jìn)行測量,測量結(jié)果用于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、控制和設(shè)備管理。測量結(jié)果一般不用于貿(mào)易結(jié)算,所以對測量度要求不高。儀表一般由樓宇自動化工程公司選型,主要考慮地是安裝方便、價(jià)格和儀表故障后不影響系統(tǒng)運(yùn)行。

  2. 以能源計(jì)量為目的地流量測量 樓宇中地自來水、燃?xì)?、燃油等要靠外部供給,空調(diào)冷凍水、熱水、冷卻水等要供給用戶使用,自己發(fā)生地蒸汽有時(shí)還外供到其他單位,因此,需對這些流體進(jìn)行計(jì)量,計(jì)量度必須滿足貿(mào)易結(jié)算的要求,計(jì)量結(jié)果用于對外收費(fèi)的表計(jì),還應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)制檢定。

由于空調(diào)用冷凍水溫度不是很低,一般為5~6℃的淡水;空調(diào)用熱水主要用于采暖、洗澡、洗簌等,所以溫度不是高,大多在90℃以下,這樣的使用要求和流體條件,合理的選型是電磁流量計(jì)。

1.8企業(yè)能源計(jì)量器具性能要求

GB/T17167規(guī)定了企業(yè)能源計(jì)量器具性能要求,其中不同用途流量計(jì)準(zhǔn)確度要求如表2.3所示。

表1.3企業(yè)能源計(jì)量器具性能要求(流量計(jì)部分)

計(jì)量器具類別

計(jì)量目的

準(zhǔn)確度要求

油流量表

進(jìn)、出企業(yè)的結(jié)算

汽油、柴油、原油0.35%

分廠(車間)和重點(diǎn)用能設(shè)備

能耗考核

汽油、柴油、原油0.5%

重油、渣油2.5%

氣(汽)體

流量表(裝置)

進(jìn)、出企業(yè)的結(jié)算

煤氣、天然氣2.0%

蒸汽2.5%

分廠(車間)和重點(diǎn)用能設(shè)備能耗考核

煤氣、天然氣2.0%

蒸汽2.5%

水流量表

(裝置)

進(jìn)、出企業(yè)及企業(yè)內(nèi)部車間、重點(diǎn)用水設(shè)備的凈水計(jì)量

2.5%

企業(yè)排放污水的計(jì)量

5.0%

溫度計(jì)

用于水溫、氣溫、汽溫及廢氣、乏汽、廢水排放溫度的計(jì)量

2.0%

壓力表

用于氣體、液體及蒸汽壓力的計(jì)量

1.0%~2.5%

①與氣體、蒸汽質(zhì)量計(jì)算相關(guān)的壓力表,其準(zhǔn)確度不得低于1.0%。

當(dāng)計(jì)量器具是由傳感器(變送器)、二次儀表組成的測量裝置或系統(tǒng)時(shí),見表1.3給出的準(zhǔn)確度應(yīng)是裝置或系統(tǒng)的準(zhǔn)確度(裝置或系統(tǒng)未明確給出其準(zhǔn)確度時(shí),可用傳感器與二次儀表的準(zhǔn)確度按誤差合成方法合成7])。

能源作為生產(chǎn)原料使用時(shí),其計(jì)量器具的準(zhǔn)確度應(yīng)滿足相應(yīng)的生產(chǎn)工藝要求。

能源計(jì)量器具的性能必須滿足相應(yīng)的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及使用環(huán)境要求,如抗腐蝕、耐高溫、耐振動、防粉塵、抗電磁干擾等。


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