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流量计使用中的问题与解决对策
发布时间:2022-4-28 08:51:02

摘要:通过流量计应用实例,说明流量计应用中存在着大量问题,这些问题有的是选型不当造成,有的是使用操作不当造成,也有的是安装.维护和应采取的措施不当造成。同时证明了在实验检定准确度很高、很完美的一台流量计,但到实际测量中仍然存在很多问题的状况。
1引言
  随着科学技术的发展,企业生产力的提高,生产工艺向数字化、自动化转变的水平越来越高,贸易交接也由静态计量向动态计量转变,是计量工作发展的一个重要方向"。而随着经济制度的改革,企业经济责任制的加强,在争取本企业经济效益最大化的同时,计量纠纷迅速增多。产生计量纠纷的原因是多方面的,在处理过程中也了解到流量计的使用中也确实存在很多问题,应引起足够的重视。
2蒸汽计量中节流装置使用的问题
  蒸汽计量特别是过热蒸汽的计量,对计量器具的选用,直到目前,标准节流装置仍是首选,甚至是惟一可选。有的选用其他类型蒸汽流量计做计量交接用,其周期检定就无法实施,目前中国尚没有一家经国家计量技术机构考核认证,国家计量行政部门]授权的蒸汽流量计量检定站,所以目前用于贸易交接的蒸汽计量85%以上都选用标准节流装置,如,标准孔板用得最多,其次为标准喷嘴等。标准孔板在使用中也确实存在以下问题。
a)电站向炼油厂供应压力为1.2MPa的过热蒸汽,选用DN500mm管道,计量器具供需双方均采用相同结构、相同尺寸、同一张加工图、同一个单位加工制造的环室取压标准孔板,也是同一个安装单位,在相距约100m的同1根管道上施工安装。相同方式的引压脉冲管线和相同规格型号的差压变送器,用相同型号的压力变送器温度变送器做相同类型的温度、压力补偿。所不同的是供方将差压、压力和温度3个变送器的输出信号送入计算机,由计算机完成温度、压力补偿计算,计量和统计,每时班、日月都有数据采集贮存和打印;而需方监督采用的是带温、压补偿和累计的普通二二次仪表,并且是抄表填报计量数据。因上级管理部门下文规定供料制管理,正常情况下,以供方计量器具所计量的数据为准。两年多以来一直正常运转。但是需方发现,其中某8个月的蒸汽计量差量126kt,差量价值近千万。经调查发现各方存在的问题如下。
供方:计量系统缺少“小信号切除”,而这期间正逢锅炉系统检修,转借其他蒸汽系统供汽,量小甚至几次停供,也是经此计量系统计量。检查计量系统及设备检定/校验时间及差压变送器零点检查等都正常,几次查看瞬时流量,显示值均高于需方。需方:计量系统的环室孔板正下方的泥地上有一个由滴水滴出的小水坑,直径和深度均约10mm(孔板据地面约2.5m)。为减少热量损失,管线和标准孔板处虽全部采取保温措施,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。几.次抽查瞬时流量均低于供方。
分析和处理如下
供方:计量系统小信号无切除,在量小,特别是停供蒸汽而不停计量表时,可能因蒸汽串动等原因,使变送器有小信号输出,有可能会造成仪表多累积。当然量不大,但这是一个有可能会造成计量不准的因素。
需方:标准孔板处有明显的泄漏,节流装置不完好,运行不正常,,造成计量不准。但是,节流装置泄漏不严重,渗出来的水滴在蒸汽管道或法兰片上蒸发。仅因泄漏问题,瞬时流量供需双方不应差别这么大,怀疑标准孔板有问题(孔板向负压侧臌(凸)出,会造成测量值偏低),应拆卸检查。
  供方计量系统基本上是完好的,原则上以供方计量数据为准,作为结算量。并责成供方尽快将此计量系统增加小信号切除。责成需方尽快拆卸标准孔板进行检查,经检查发现孔板已严重破损!这是因管道内存有冷凝水,在开停蒸汽过程中不注意排水,产生水锤现象造成的,孔径比原来大多了,所以差压小,瞬时流量显示的低。证明原分析判断是正确的。
b)橡胶厂大回收装置,低压蒸汽管线上有1台DN300mm的标准孔板差压式流量计,作为该回收装置蒸汽用量计量表。在装置停车大检修期间,对该孔板进行检修和几何尺寸复查。投运一个多月后,发现该套计量表显示偏低,立即核查该计量系统安装和渗漏情况,检查检修记录,向参与检修安装该套标准孔板的人员了解情况.对该差压变送器又重新作全性能检查校验对二次显示和累积仪表也重新校验。
  分析与处理:孔板差压式流量计显示.计量偏低理论上有以下原因。
1)计量系统有漏损,并且是孔板的正(高)压侧或导压管的正(高)压侧漏,或正压侧比负压侧漏得严重。
2)两个导压管内冷凝液液柱高度不一样,正导压管线中有气体或负压管线内液柱比正压管线内液位高,致使静压造成附加误差,使流量指示值偏低。
3)差压变送器正压室中气体未排净,可打开正压室排气孔,见到液体流出后再拧紧。
4)三阀组中的平衡阀未关严或阀门虽旋紧仍有泄漏,需关严或更换平衡阀。
5)差压变送器或二次仪表故障,需重新校准差压变送器或二次仪表。
6)孔板变形。孔板向负压侧移动,这时流東缩颈与孔板距离比正确安装远,致使孔板后取压孔测压值增高.造成压差下降。
7)孔板方向装反,这时流末缩颈与孔板距离比正确安装远,致使孔板后取压孔测压值增高,造成压差下降.需要重新装正。
经停供蒸汽拆卸孔板检查.孔板没有装反,而是向负压侧臌(凸)出了。分析原因是装置开车送蒸汽时,孔板前至发电站(供气方)的管道内存有冷凝水,处理不当(未开倒淋阀排水和开阀过快)造成水锤所至,所以测量值偏低。查工艺操作原始记录,大检修后的蒸汽量,比大检修前平均低18%左右。按原加工图纸重新加工孔板,,更新孔板后恢复正常运行。
3计量运行方式和流量计选用问题
a)裂解厂用1根DN80mm的管道,向60km以外的某3个化工厂供应乙烯气。供方用1台准确度为0.5级,DN80mm的气体涡轮流量计计量;需方3个厂,主要用户用罗茨流量计,2个小用户,1个用涡街流量计,1个用标准孔板差压式流量计计量。一年下来,供方共送出48.218kt乙烯;而3个用户之和收到量相差5.152kt,差量达10%以上。
1)供方:气体涡轮流量计是在检定周期内。口径选的过大,长期运行在30%以下。在低流量刻度下运行,流量有可能会突破正0.5%的误差值。
2)需方:主要用户的罗茨流量计运行超周期,其中压缩系数Z值是靠可手动机械扳手(柄)进行调整。此值应由流量计检定时检定确定,但无锁紧装置,是否松动尚不知;2个小用户中1个用的涡街流量计是新表,没查出问题,但是生产工艺是间断不连续的,即流量计是断续计量可能不准确;另一个用的是孔板差压式流量计,无温度压力补偿,测量气体准确度差,不适合做贸易计量交接用。
  计量改造方案如图1所示。供需双方购置相同厂家一0.5级气体涡轮流量计。改造完后运行一段时间一切正常。
 
b)裂解厂向合成橡胶厂供应碳4原料(主要成分是丁烯),供方用的计量器具为0.2级科氏质量流量计,需方用的是0.2级椭圆齿轮流量计,数据乘以密度值(应再乘以空气浮力修正系数F值)进行计量监督。管线铺设及仪表安装情况:两计量表相距约3km,需方位置在山沟内,海拔高度约10m。输送管线为带保温层(局部有破损裸露)的DN80mm管线,需方容积式流量计前安装有过滤器。供方出口压力2.0MPa,常温;需方贮罐(球罐)操作压力为1.0~1.6MPa。供需双方的计量器具都定期送检,执行供料制,以供方计量数据结算,输送几年的物料,运行相安无事。后经了解到,需方计量的数据总是大于供方的计量数据,所以几年来,从未发生过计量纠纷。但这也是不正常的现象。需方的计量器具没有起到监督作用,不能算是运行正常。
  这是因为被测介质丁烯(碳4)是油品中的轻组分,它在降压、升温状态下易气化。而该管道输送系统正是具有降压升温的条件,即在供方出口处,是泵将冷却到常温(大气环境温度20℃左右)的碳4原料加压升至2.0MPa,送给3km以外位置高约10m的用户,沿途各种管件压损,使用户处压力下降;对于温度,由于保温效果不好,(破损、年久失修)夏季管内介质温度肯定上升。这种降压、温升,会造成被测介质部分气化,并且气体向高处跑,对供方计量表无影响;但是,对需方容积式流量计影响可就大了。由于需方流量计前没有安装消气器,介质夹带着气泡,甚至是气团冲向流量计,因液相气化使体积膨胀数百倍,至使容积式流量计转速加快,记录、显示值偏高。实际现象,夏季流量计显示偏高的数值最大,也验证了是液相碳4随输送压力降低、温度升高,夹带气泡(相)量增加,而至使需方流量计计量数值均是大于供方计量的数值。
据此分析,需方流量计选型及其系统配套不当是造成长期显示偏高的主要原因。
  选用容积式流量计,一般都要考虑安装过滤器和消气器,此处能否考虑增加安装消气器来改进计量系统呢?很难。因为这部分气体的计量难度更大,虽这部分气量不太大,若不计量,它足以严重影响该系统的计量准确度;若计量,这部分气体量不大,适应这种小气量且量变化大的气体流量计更是难以选择,且增加费用较大。因此增加消气器的改进方案在此处不可取。
  改进该计量系统的办法,可采用使气化的部分再液化的办法。在流量计前,管道某最高处的正上方增加一个集气贮罐,罐外盘绕冷却水降温盘管,且有保温和夏季防晒措施。用冷却水降温使积存在贮罐.上部的气相遇冷再液化下来,使流经流量计的全部为液相,确保流量计正常运行。夏季流量计运行费用肯定会增加,,其他季节,可通过流量计计量的数据与供方流量计计量数据对比,看看还有没有气相,有就让冷却系统运行,没有就停运冷却系统。
  当然,根据被测介质是轻烃组分,容易造成液体中夹带少部分气体的被测介质特性,更新流量计时,选用可测量含气量在5%以下液体的科氏质量流量计,效果会更好些。
4安装位置的选择
  有些企业,地处山区或丘陵地带,给流量计计量仪表安装位置的选择造成困难。
a)炼油厂2套原油流量计,安装如图2所示。
 
  根据流量计安装在半山坡上的实际情况,该表原设计安装位置选择不妥,这样流量计运行测量不会准确。否则,由于倒换油泵或管线,暂停输油过程中,使流量计前输油管道内油压下降,约20m的管路落差使流量计前的管道内压力下降,甚至成负压,造成流量计之后的原油倒流,或原油中轻组分气化,在管内回流,使流量计计量不准。
  要想让流量计运行正常必须将其移位,可以移至下游约50m之后的水平管道上;或移至.上游约50m以前的水平管道上。
b)炼油厂向裂解厂供应裂解料,双方计量相差较大,到现场查看炼油厂计量表的情况,看到的输送管线和流量计安装如图3所示。
 
  根据现场分析,旗式安装的科氏质量流量计从安装形式上看是正确的。从运行分析,可能会出现问题,流量计后的阀门开度是否能保证阀前(流量计后)具有一定的背压(即保证为液相)。像这种阀后输送管道约450m距离落差约35m,很有可能会使阀后管道内液体,在约35m液柱的静压下,迅速流入下游,造成阀后管段内减压甚至抽空造成负压,致使流量计测量管内减压甚至液体气化(哪怕是一部分),流量计无法正常工作。
  有一个最好的检验方法,就是观察流量计后的压力是否正常?后经检查,管道内压力,不是向外排气,而是向里吸气一成负压,说明上述分析正确,保证不了流量计后具有--定的背压,流量计不能正常工作。
  改进意见:建议将计量表移位,移至大坡下面(即下游450m以外)。.
5安装方法的选择.
  目前科氏质量流量计是成品油和化工物料贸易交接的主要流量计,但是不少科氏流量计无法投用,检查原因,多属于安装原因所造成。
  例如炼油厂成品油散装站台有6套科氏质量流量计,只做装车监视用,而计量则依靠地中衡。问其原因,说质量流量计不准。现场检查发现:
a)该6套质量流量计3套用于柴油,3套用于汽油,均是靠贮油罐位差(高出流量计约10m)自流装车,没有加压油泵,所以装车时只能-一个车位工作。这种流量计额定流量下,压力损失大,可达0.1MPa以上。
b)6台流量计年年定期送检,每次检定均合格(0.2级),取回来复位后应用时,与地中衡比较相差较大,达百分之几,不敢做计量表用。
c)6台质量流量传感器安装均不合格!这是造成运行不正常的主要原因。实际安装情况如图4所示
 
  流量传感器的2个支撑架均是支撑在传感器的测量管上,这是绝对不允许的!科氏质量流量计传感器的安装原则:为了消除测量管安装时产生的应力,测量管上不允许加装支撑点;要求测量管两端各增加一段短管,2个支撑点应向左向右移至图中虚线位置,以实现由支撑撑住管道,再由管道架住流量测量管,绝不允许由测量管架承两边管道。
d)据操作人员反映,当6台流量计拆卸下来送检时,6台流量计两边的管线的法兰(口)既不平行也不同心。两边管道错位很大,测量管能不产生不平衡应力吗?有应力,测量肯定不能正常工作。
  为解决此问题,建议在流量测量管两端各增加一段带法兰的短管(约200mm),并先组装拧紧(无应力)后,再整体无应力焊接在两端管道上(当然改为软管连接也可)。

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