摘要(yào):爲了提高(gāo)企業的工(gōng)業自動化(hua)水平和流(liú)量測量節(jiē)能新技術(shu)的應用，以(yǐ)寶塔石化(hua)80t/a重油催化(huà)裂化的原(yuan)💛料汕💁霧化(huà)然汽⛱️測量(liàng)💔爲例,通過(guò)和現有的(de) 差壓式流(liu)量計 的性(xìng)能綜合對(dui)比,分析了(le)多孔平衡(héng)流量計 的(de)技術特點(diǎn)和節能效(xiào)果，并對多(duō)孔平衡流(liu)量計節能(neng)進行🏃‍♂️了計(ji)算和經濟(ji)分析,充分(fèn)說明多孔(kong)平衡流量(liàng)計在繼承(cheng)了标準孔(kǒng)恒優點的(de)基礎上,還(hái)具備測量(liàng)精度高、測(cè)量範圍寬(kuan)、永久壓損(sǔn)小對直管(guǎn)段矩、節能(néng)效果好等(deng)特點，能夠(gòu)推動企業(yè)的工業白(bái)動化水平(ping)，是一種流(liu)🔅量測量節(jiē)能的新技(ji)術.
　　流量測(cè)量在石化(hua)企業生産(chan)控制過程(cheng)和計量核(hé)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(jing)濟效益🧡和(he)産品質☔量(liàng)的今天，對(dui)流量測量(liang)的要求更(geng)爲嚴格.在(zài)石化💔企業(ye)作爲流量(liàng)測量對象(xiàng)的流體介(jiè)質種類包(bao)括氣體、液(yè)體、蒸汽等(děng)，隻有把這(zhe)些介質的(de)流量測量(liang)正确，才能(neng)正确地進(jìn)行經濟核(he)算,使生産(chǎn)活動建立(li)在可靠的(de)科學技術(shu)之上，使經(jīng)濟管理工(gōng)作切實有(yǒu)🍉效地進行(hang).
　　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(lǐ)管等4随着(zhe)測量技術(shù)的不斷發(fa)展，節流元(yuán)件不斷改(gai)👈進，多孔平(píng)衡流量計(jì)已通過有(yǒu)關試驗并(bing)在石油化(hua)工裝置上(shàng)得到了較(jiao)廣泛的應(yīng)用.該儀表(biao)🐅也是一種(zhong)差壓式流(liú)✊量儀表.它(tā)是在标準(zhun)💋孔闆節流(liú)🚶‍♀️裝置的基(jī)礎上研發(fā)出的-種新(xīn)型流量測(ce)量儀表.它(tā)集合标準(zhun)孔闆節流(liu)裝置結構(gòu)簡單、應用(yong)技術成熟(shu)等優點，克(kè)服了标準(zhǔn)孔闆節流(liú)裝置精度(du)較低、量程(chéng)比窄、安裝(zhuang)時上下遊(yóu)需要較長(zhang)的直管段(duan)👅、永久壓力(lì)損失較大(dà)、運行成本(běn)高等缺點(dian).該流量計(ji)被稱作第(dì)💃🏻三代節流(liú)裝置,.是⭐由(you)美國國家(jiā)航空航天(tiān)局設計發(fa)明的一種(zhǒng)新型流量(liang)計,也稱爲(wei)多孔平衡(héng)流量計.
1.基(ji)于多孔平(ping)衡流量計(ji)的性能優(yōu)勢
　　多孔平(ping)衡流量計(jì)是一種差(chà)壓式流量(liang)儀表，其工(gōng)作🏃🏻‍♂️原☂️理與(yǔ)其他差壓(ya)式流量計(jì)一樣，都是(shi)基于密封(fēng)管道中的(de)能量轉換(huan)原🐆理,即在(zai)理想流體(ti)的情況下(xià)，管道中的(de)流量與差(chà)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(ji)可計算出(chu)管道中的(de)流㊙️量.平衡(héng)流量😘傳感(gǎn)器是一個(gè)多孔的圓(yuan)盤節流整(zheng)流器，安裝(zhuāng)在管☎️道的(de)截面.上，每(mei)個孔的尺(chi)寸和分布(bu)是基于特(te)殊的公式(shì)和測試數(shu)據而定制(zhi)的,稱爲函(hán)數孔當流(liu)體穿過圓(yuan)盤的函數(shu)孔時，流體(tǐ)将被平衡(héng)整流，渦流(liu)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(hao)，根據伯努(nu)利方程計(ji)算🆚出體積(ji)流量、質量(liàng)流量.平衡(héng)流量計巧(qiao)妙的設計(ji)在📞于将多(duō)孔整流器(qi)和測量孔(kong)闆合二爲(wèi)一，能最大(dà)限度地将(jiang)流場平衡(heng)調整成理(lǐ)想狀态，從(cong)🐉而将差壓(ya)式流量計(ji)的優勢發(fā)揮到極緻(zhì).
(1)流量測量(liàng)線性度高(gao)，重複性好(hao)平衡流量(liàng)傳感器具(ju)🈲有對稱多(duō)孔結構特(tè)點，能對流(liú)場進行平(ping)衡,降低了(le)渦流、振動(dòng)和信号噪(zao)聲,流場穩(wěn)定性大大(dà)提高，使線(xian)性度比孔(kong)闆提升了(le)5~10倍，重複性(xing)提高了54%，爲(wèi)0.15%.從其綜合(hé)性能來看(kan),多孔平衡(heng)🌈流量計屬(shu)于流量計(ji)行列.當量(liàng)程比爲5:1時(shi)，線性度可(ke)達±0.3%;量程比(bǐ)爲7:1時，線性(xìng)度可達±0.5%;量(liàng)程比爲10:1時(shí)，線性度可(ke)達±1.0%。
(2)直管段(duan)要求低，雙(shuang)向流測量(liàng)好.平衡流(liú)量傳感器(qì)由于流場(chang)穩定，A.壓力(li)恢複比孔(kong)闆快兩倍(bei)，人大縮短(duan)了對直管(guan)段的要☂️求(qiú)，其前後💰直(zhí)管段一股(gǔ)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(zhi)🈚徑..采用多(duō)孔平衡流(liú)量計可以(yi)省✂️去大量(liang)直管段，尤(you)其是特殊(shu)昂貴的材(cái)料的管道(dào).另外,多㊙️孔(kong)平衡流雖(suī)計處于完(wan)全對稱，因(yīn)此對于雙(shuang)向流的流(liú)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(yǒng)久壓力損(sun)失小，測量(liàng)介質潔淨(jing)度要求低(dī).多孔對稱(cheng)的平衡設(shè)計，減少了(le)紊流剪切(qiē)力和渦流(liu)的形成，降(jiàng)低了動☔能(néng)的損失,在(zài)同✉️樣的測(ce)量工況下(xià)，與孔闆相(xiang)比減⭕少了(le)2.5倍的永久(jiǔ)壓力損失(shi)，從而節省(sheng)了相當⭐大(dà)的運行✌️能(neng)量成本💰,是(shi)一種節能(neng)型儀表,值(zhí)得大量⁉️推(tuī)廣.因爲減(jian)少了紊流(liú)剪切力和(he)渦流🐅的形(xíng)成，從而大(dà)大降低了(le)滞留死區(qu)的形成，保(bǎo)證髒污介(jiè)質順利通(tong)過多個孔(kǒng),減小了流(liú)體♉孔被堵(du)塞的機會(hui)将多孔平(píng)衡流量計(ji)和孔闆流(liú)量計進行(hang)比較,如圖(tu)2所示.
 
(4)其他性(xìng)能優勢.
①流(liú)量測量範(fan)圍寬,測量(liang)精度高.由(yóu)于平衡流(liú)量傳感器(qi)具有多孔(kong)❤️結構的特(te)點,能對流(liú)場進行平(píng)衡，降低🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦(wō)流、振動和(he)信🐇号噪☂️聲(sheng),流場穩定(dìng)性大大的(de)提高.表體(tǐ)采用特制(zhi)管道和專(zhuan)⁉️用取壓裝(zhuāng)置，使💰精度(dù)比傳統節(jiē)流裝置提(ti)升了5~10倍.經(jing)過實流标(biāo)定，傳感器(qì)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(zui)小到音速(sù),其最小雷(lei)諾數可低(di)于200，最大雷(lei)諾數可大(dà)于107;β值可選(xuan)0.25~0.90,孔徑比β=d/D.
②長(zhang)期穩定性(xìng)好,可測高(gao)溫高壓介(jiè)質.由于其(qí)紊流剪切(qie)力的🔱明顯(xian)減小，大幅(fu)度降低了(le)介質與節(jiē)流件直☔接(jiē)的摩擦⚽,其(qi)β值長期保(bǎo)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(yu)孔闆😍等節(jie)流裝置一(yi)樣，工作溫(wen)度壓力取(qǔ)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(kě)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(shi)其具有特(tè)殊的性能(néng),它可以用(yòng)于氣液兩(liǎng)相、各種混(hùn)合🍉氣體(如(ru)瓦斯、沼氣(qi)、煤氣等等(deng))、各種低溫(wēn)氣體(如LNG、液(ye)氮、液氧、液(yè)氩、液氫、液(yè)氯、液化乙(yǐ)烯、液化石(shi)油氣,等等(děng))、氣液兩相(xiang)介質(如濕(shi)氣)、漿料、多(duō)相水流、震(zhen)動水流、電(dian)磁幹擾介(jie)質和雙向(xiàng)流(因爲☔多(duō)孔平衡流(liu)量計左右(you)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(xie)有待♌解決(jué)的問題，結(jié)合以上平(píng)衡流量計(jì)的技術性(xìng)能特點，本(běn)文就平衡(heng)流量計與(yu)其他差壓(yā)式流量計(jì)進行對比(bi)，詳細性能(néng)比較見表(biao)1所示.
 
3在重(zhòng)油催化裂(lie)化中的應(yīng)用
　　催化裂(lie)化是我國(guó)石油化工(gong)二次加工(gong)的核心裝(zhuāng)置,在煉廠(chǎng)中🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,其加工(gong)能力占--次(cì)加工能力(lì)的比例一(yi)般在30%以✉️上(shang)催化裂🔴化(hua)實現工業(ye)化已經有(yǒu)60多年的曆(lì)史,作爲重(zhong)油加工💃🏻的(de)主要手段(duan),是㊙️目前重(zhòng)油輕質化(huà)工藝.雖然(ran)曾多次受(shòu)到其他二(èr)次加工工(gong)藝的競争(zhēng)和📞清潔燃(ran)料标♻️準的(de)挑戰，但由(you)于催化裂(lie)化技術的(de)不斷進步(bu)，各種以催(cuī)化裂化技(jì)術爲核心(xīn)的催化裂(lie)化家族工(gōng)藝的不斷(duàn)出現，已經(jing)将催化裂(lie)化轉變爲(wei)煉油化工(gong)一體化的(de)橋♋梁裝置(zhì),催化裂化(huà)依然保持(chí)了其在石(shí)油化工行(háng)業中👌的重(zhòng)要地位.
3.1測(cè)量對象分(fèn)析
　　随着催(cui)化裂化工(gong)藝技術的(de)不斷進步(bù)，它對自控(kong)技術也提(tí)出👄了較高(gao)的要求,選(xuǎn)用合适的(de)測量儀表(biǎo),是㊙️保證催(cuī)化裂化工(gōng)藝🔴技術不(bu)斷進步的(de)首要條件(jiàn).寶塔石化(hua)80ta催化裂化(hua)裝置🌈工藝(yì)的⛹🏻‍♀️原始數(shu)據見表2.表(biǎo)2中的測量(liang)介質爲氣(qi)體或蒸汽(qi).分析表2中(zhong)的🤞數據可(ke)知，所列的(de)原始數據(jù)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(ci)在🛀設計中(zhōng)選擇多孔(kong)平衡流量(liàng)計.根據多(duo)孔平衡流(liú)量計的特(tè)點,選取蒸(zhēng)汽介質作(zuò)爲測量對(dui)象合适.
3.2多(duo)孔平衡流(liu)量計測量(liàng)蒸汽
　　在石(shi)化企業中(zhōng)，蒸汽作爲(wèi)--種重要的(de)能源被廣(guǎng)泛的💃應用(yòng).在催化🌈裂(liè)化裝置中(zhōng)，包括反應(yīng)-再生、分餾(liú)、吸收穩定(ding)(含氣壓機(jī))、主風機-煙(yān)機系統、餘(yú)熱钜爐、餘(yu)熱回♻️收站(zhàn)中都大量(liàng)的使用蒸(zhēng)汽.随着企(qi)業成本核(hé)算的深入(ru),淘汰🔅落後(hòu)産能企業(yè)政策🐉的落(luo)實,企業内(nei)部對能源(yuan)的節約🏃‍♂️日(ri)益重視，而(er)在催化裂(liè)化裝置中(zhong)蒸汽在能(neng)源費用中(zhong)占據較大(da)的比例，故(gù)要求對蒸(zhēng)汽進行準(zhun)确計🙇🏻量是(shì)很有必要(yào)的問.
　　蒸汽(qi)的流體特(te)征、生産工(gōng)藝情況、現(xiàn)場安裝條(tiao)件、後續維(wéi)✏️護要求及(jí)流量儀表(biǎo)的性能,是(shi)蒸汽計量(liang)的5個😄重要(yao)因素.結合(hé)本文👈對多(duō)🙇🏻孔平衡流(liu)量計的介(jie)紹，它非常(cháng)适合用于(yú)蒸汽流量(liàng)測量.
3.3同等(deng)條件下與(yu)标準孔闆(pǎn)測量蒸汽(qi)流量的比(bi)較
　　重油催(cuī)化裂化裝(zhuang)置中,儀表(biao)位号爲FE21105的(de)流量計用(yòng)于測量進(jin)💘入㊙️催化反(fǎn)應器的原(yuan)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(you)霧化蒸汽(qi)工藝參數(shu)，通過孔闆(pan)計算軟件(jiàn)計⛹🏻‍♀️算出标(biao)準銳孔闆(pan)儀表數據(ju);通過多孔(kong)平衡流量(liang)計軟件計(jì)算出多孔(kǒng)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(biao)4可知，選用(yong)多孔平衡(heng)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(sun)失可減少(shao)4195Pa.而在催化(hua)裂化💛項目(mù)中,長直管(guǎn)☔段除✏️--次性(xìng)投資外，還(hái)包括:管道(dao)施工、保溫(wen)材料費、安(an)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻裝支架、土(tǔ)地占用、維(wéi)護、運行費(fei)用等‼️.由此(cǐ)可以說明(ming),蒸汽介質(zhi)在設計選(xuan)用多✂️孔平(píng)衡流量計(jì)可以一次(ci)性節約大(da)量的投資(zī).
3.4測量蒸汽(qì)的節能分(fen)析
　　節流裝(zhuāng)置作爲一(yī)種測量儀(yi)表,其節流(liu)型壓損大(dà)，長♊期運行(háng)耗⁉️能💃🏻大,費(fei)用高;長期(qi)運行中孔(kǒng)闆幾何尺(chǐ)寸‼️變化，銳(rui)角變鈍，甚(shèn)至有的孔(kǒng)闆在開停(ting)車過程中(zhōng),由🐉于蒸汽(qi)🍓管道中易(yi)存冷凝水(shuǐ)，開停蒸汽(qi)管道過程(chéng)中産生水(shuǐ)垂,緻使孔(kong)闆變形，甚(shèn)至變成喇(lǎ)叭口.所有(you)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(chéng)中消耗的(de)能‼️量,主要(yao)測量元👈件(jian)造成的永(yǒng)久壓力損(sun)失爲👄标志(zhi),就液體等(děng)重介質而(ér)言,輸送成(cheng)不是很人(rén)的開支,主(zhǔ)要👌體現在(zai)泵消耗的(de)電🔞能.因此(cǐ)選擇一款(kuan)精度高、穩(wěn)定性.好、壓(ya)損小、價格(gé)實惠的儀(yi)表是提高(gao)儀🔱表選型(xíng)的一個很(hen)重要的原(yuan)則.
　　由表3可(ke)知，一-台公(gong)稱直徑200mm的(de)标準銳孔(kǒng)闆節流裝(zhuāng)置測量進(jìn)入♻️催☎️化反(fǎn)應器總管(guǎn)1.0MPa原料油霧(wu)化蒸汽,質(zhì)量流量爲(wèi)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(kong)平衡流量(liang)計測:量進(jin)入🧡催化反(fǎn)應器總管(guǎn)1.0MPa原🏃🏻‍♂️料油霧(wù)化蒸汽，差(chà)壓值爲4.26kPa,永(yǒng)久壓損爲(wei)1978Pa,計算節省(sheng)耗能費用(yong)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(yong)久壓損值(zhí),Pa;η爲🔴電機和(hé)泵的效率(lǜ)，工業上一(yī)般取0.8.
　　每年(nián)多耗能所(suo)需的費用(yong)1]=(Q/1000)x(運行時速(su)/年)x(元/(千瓦(wa)-小時))=(1790.22/1000)x8400x0.639=9.61(萬🐪元(yuán)/年).
　　根據上(shàng)述計算結(jie)果和2012年多(duō)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(wèi)2.0萬元)可知(zhi),重油催化(huà)裂化裝置(zhì)中用于測(ce)量進入催(cui)化反應器(qi)的原料油(yóu)霧化蒸汽(qì),若安裝多(duo)孔平衡流(liu)量計運行(hang)兩個半月(yuè)就可以回(hui)收♋公稱直(zhí)徑爲200mm多孔(kǒng)平衡流量(liang)計的投資(zī)成本.
4結語(yǔ)
　　綜上所述(shu)，本文介紹(shào)了多孔平(ping)衡流量計(ji)的技術特(te)點，通🍉過多(duo)孔平衡流(liú)量計和标(biāo)準銳孔闆(pan)在重油催(cuī)🙇🏻化裂化裝(zhuāng)置上的應(yīng)用比較，以(yǐ)該裝置上(shang)原料油霧(wu)化燕汽👅測(cè)量爲例,進(jìn)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(biǎo)是實現該(gai)💁裝置節能(néng)減排的重(zhong)要手段.基(jī)于上述優(yōu)點和T程實(shí)際應用的(de)良🔅好✂️的效(xiào)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(qian)景的節能(neng)儀表.

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