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氯碱企业流量仪表的计量管理
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涡轮流量计, 涡街流量计, 旋涡流量计, 电磁流量计, 罗茨流量计, ...
摘 要: 论述了流量仪表在氯碱生产应用中的选配、安装和运行的注意事项,提出了人员、制度、数据和校验等方面的管理要求。多角度地指出了确保流量仪表准确性应注意的问题。
关键字: 流量仪表 计量管理 选用 检定 维护

1 氯碱企业常用的流量仪表

1.1 氯碱企业生产的特点

氯碱企业生产过程的工艺及设备复杂,各设备之间多以管道相连。生产所需的原材料和产品多以液态、气态存在,大多有毒、有害、有腐蚀性、易燃、易爆,一些产品或中间体含有固体微粒的乳液或多种物质的混合液。由此可知,由于化工生产过程的复杂性和危险性,各种流量参数的测量是不可缺少的。

1.2 流量测量仪表的分类

流量可用体积流量和质量流量来表示,流量计是测量流体流量的的仪表,能显示和记录流体的瞬时流量值,也可累计某段时间内流体的总量。

常用的流量仪表可分为3大类。

(1)速度式流量计,以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。主要有差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计、超声波流量计、转子流量计和叶轮水表等。

(2)容积式流量计,以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。主要有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计等。

(3)质量流量仪表,检测流体在管道中流过的质量。其特点是测量精度高,测量过程中不受流体的温度、压力、密度、黏度等变化影响,是较为理想的贸易结算和精密计量控制的仪表。

2 流量仪表的选配

各种流量仪表测量方法都是建立在不同的原理上,各种流量仪表具有各自不同的特点和适用场合,要综合仪表本身的特点、对象特性、安装条件、使用环境以及经济性等绪多因素来选择流量测量仪表。流量仪表选配的总原则:差压式流量计,应根据《化工装置自控工程设计规定》中有关工程/设计规定,流量孔板工程设计标准可采用GB/T2624—2000。取压方式可采用法兰取压或角接取压。前后直管段必须满足一般规定,用于精确测量时,由制造厂成套供应;其他各类型的流量仪表的选配应本着《化工装置自控工程设计规定》中有关工程/设计规定的原则,认真阅读生产厂家提供的有关资料(产品选型样本、使用说明书等)进行设计、选型,以满足不同工况的需求。应注意的是,氯碱企业对流量仪表的防腐性和防爆性有特殊的要求和规定。

2.1 生产控制系统中的流量仪表

在氯碱生产控制系统中,流量调节是一种常用的控制方式。流量仪表提供控制系统的测量信号,流量信号的可靠性、稳定性是保证完成自控调节的关键,因此,流量仪表(信号)的选择应将可靠性、稳定性放在第一位。根据不同介质的测量控制可采用不同的流量仪表,对无腐蚀、洁净的流体,可选用孔板流量计或漩涡流量计;对有腐蚀的流体(酸、碱、盐)或含有固体颗粒的流体可选用电磁流量计;需要精确计量或控制的,可选用质量流量计、椭圆齿轮流量计。流量控制调节系统一般都采用调节阀控制管道出口(回流)的流量,而流量仪表对上、下游直管段都有一定的要求,为保证流量仪表测量的准确性,提高系统控制的可靠性,流量控制系统中的调节阀最好装在流量仪表的下游(大于10D)处。近年来,由于变频技术的发展,流量控制系统可由流量仪表(或压力变送器)结合变频器组成,由控制调节阀改为控制电机转速达到控制流量(压力)的目的。此类流量计节能,且对流量仪表的准确度没有影响,值得推广应用。

2.2 流量仪表用于盘面指示和现场指示

在氯碱生产过程中,一些流量仪表不参与控制,只作盘面指示,供现场运行人员操作时参考,或现场加料显示流量,提醒操作人员。孔板流量计、电磁流量计、涡街流量计、金属转子流量计等配合数显仪表或记录仪表等均可实现。作现场指示用的,一般可选用玻璃管转子流量计,压力较高的可选用金属管转子流量计。此类流量仪表的选配以显示清晰、方便操作为主。

2.3 流量仪表用于贸易结算和成本考核

在氯碱企业中用于贸易结算、成本考核和主要次级用能单位和主要用能设备上的流量仪表,其测量精度应放在第一位,仪表的重复性和可靠性也是很重要的。根据不同介质和不同的交接节点可采用不同的流量仪表进行计量,要有瞬时流量指示和累加(积)流量显示。所选流量计量仪表应符合国标GB1767-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》中的有关规定,对一些流量(蒸汽、天然气等)为强制性要求配备的计量器具,其准确等级要求亦是强制性的。需要指出的是,用于贸易结算的流量仪表尽可能采用有国际、国家标准支持的,一旦发生计量异议,有标准支持的流量仪表数据在解决计量异议方面最具有权威性。以孔板流量计为例,其最大特点是流量计有权威的标准为依据,检测件结构易于复制、简单牢固、性能可靠、使用期限长、压力及温度的使用范围宽、价格低廉、无须实流校准便可投用。

3 流量仪表安装、运行时应注意的事项

3.1 安装时的注意事项

正确安装才能保证仪表固有的计量特性(准确度)。安装人员要仔细阅读配管图和流量仪表的安装使用说明书,按技术规范要求和流量说明书中的技术指南去做有助于成功安装。

(1)安装前的检查和校准。在新安装的工艺设备管道上安装流量仪表,必须在管道吹扫干净后才可进行安装,二次仪表(包括差压变送器,各类转换、显示、累积仪)要进行校准,合格后方可安装。对节流元件(孔板),如果从设计、制造、安装过程都严格遵守标准规定,测量精度是有保证的。

(2)流量仪表远传(电)信号线尽可能远离动力线,防止电磁干扰。测量气(液)态流量要有排液(气)阀门。前后直管段要满足要求,并要注意管道上阻流元件的位置。流量仪表本体上标注的方向要和介质流动的方向一致。无论何种流量仪表最好不要装在离泵较近的管道上。对电磁流量计、超声波流量计等,要注意仪表附近是否有大的电磁干扰源(大电机、大型变压器等)。管道的振动对质量流量计和涡街流量计的测量影响很大。

(3)流量仪表与显示仪表、DCS卡件、转换等设备连接时,应注意输出负载电阻的匹配和信号转换。如果流量仪表输出是频率信号(椭圆齿轮流量计、涡街流量计等),输出信号与显示表或DCS相连,显示表或(DCS)卡件应是频率信号输入和频率信号卡件,最好中间不进行转换,以提高测量精度。还要注意输出信号的不同,与其他设备连接时,可采用三线制传输或二线制传输。

(4)如果测量需要温度、压力补偿,需要在传感器附近测压力和温度时,测压点应安装在传感器下游的3~5D处,测温点应在传感器下游的6~8D处。

总之,流量仪表的安装和验收必须符合GB50093-2002《自动化仪表工程施工及验收规范》中的有关规定。

3.2 流量仪表的准确度

流量测量系统安装完成并投入运行后,流量仪表的准确度与安装是否规范,运行的实际工艺参数与当初的设计情况是否一致等各种因素有关,多少会给流量测量系统带来附加误差。系统的准确度等级就不是测量结果的准确度等级(姑且称为现场准确度),而国标GB1787—2006中对流量测量系统准确度的要求是现场准确度,它是实验室准确度(产品铭牌上标注的准确度)与现场附加误差的合成。而现场附加误差与流量仪表是否规范安装、现场工况工艺参数、仪表运行的参数设置、温度、压力、流速等有关。为保证流量仪表的现场准确度,应注意如下几个问题。

3.2.1 规范设计、安装和良好的运行工况

为保证流量仪表的准确度,要从设计开绐,流量仪表在设计、选型和定货时,工艺(仪表)专业要向生产厂家提供准确的工艺参数和流体测量参数。由于(孔板)流量计的设计计算都有专业的计算机辅助设计(软件),设计计算十分方便,工艺参数越详细,越接近实际工况。流量仪表的规范选型是对今后的运行和测量准确度的保证。对工艺而言,良好稳定的工艺过程对保证流量仪表准确度具有重要的意义。

3.2.2 量程配套、差压信号开方和小信号切除

在氯碱企业,使用差压式(孔扳)流量计检测流量居首位,整套装置由节流装置和二次仪表(差压变送器和流量显示仪)组成,可由不同的厂家生产配套。因此,差压变送器和显示仪的量程要和节流装置量程一致,差压变送器的输出是没有开方过的信号,显示仪就要有开方功能,如果没有,中间环节要加开方器,由于差压与流量为平方关系,在流量下限测量,差压变送器的下限误差显著增加,使用显示(积算)仪或在流量控制系统中要注意小信号切除。

3.2.3 智能仪表和补偿公式的合理选择

由于计算机技术的发展和数字化、智能化仪表的出现,使流量测量的温度、压力补偿变得比较容易。流量信号与DCS、PLC组成流量测量系统时,因各公司开发的模块、软件(补偿的数学模型)不同而有不同的选择。智能化流量显示(累积)仪,参数的设定决定了补偿(公式)方式的选择,在设定时应注意压力、温度单位、小数点、标准状态等,以防选错。另外,影响流量测量准确度的还有湿度,如饱和蒸汽的测量,随着输送距离的增长,湿度的变化较大,对测量数据影响很大,但因技术条件所限,目前还无法解决,只能以供、需双方认同的流量系数对结算的流量数值进行修正。

3.2.4 保持仪表良好的运行状态

为保证流量仪表的准确度,应作好仪表的维护工作,发现问题及时处理,使仪表绐终运行在良好的状态下。还要从人员、制度、技术培训等方面着手,人员的培训和专业技术水平的提高也是计量管理的重要方面。

当发现流量测量有问题时,在排除仪表本身故障后,要从工艺过程及设备上找原因,分析工艺过程和设备是否有问题,人员是否操作不当,流量实际工况是否偏离设计工况甚大等。例如,工艺管道上安装的孔板,如果长期运行在超过设计的温度、压力、流速等情况下,会有孔板变形、口孔锐化等故障发生,使流量系数偏离标准值,这类故障一般较难发现,只有对测量数据的长期跟踪、分折才能作出判断,并要拆卸后才能作出最终判断,这类问题应当引起重视。

4 流量仪表的管理

4.1 人员和制度管理

流量测量系统的运行、维护和管理是一项技术性很强的工作,应安排有一定专业技术水平和计量管理知识的人员从事此顶工作。流量仪表的使用、维护、检定和管理应有相应的管理部门,各类人员各负其责,管理人员对外与上级计量主管部门进行信息沟通,解决贸易计量纠纷,对内宣传计量知识,调解内部计量纠纷。使用、运行维护人员要经过专业技术培训,持证上岗。值得注意的是,运行维护人员和抄表人员应分开,以示计量公正。特别是用于贸易结算和成本考核的流量仪表,应有专门的人员负责运行和维护。

人员的管理是建立在一定的管理制度基础上的,因此,要结合ISO010012:2000《测量管理体系—测量过程和测量设备》的要求,建立一整套完善的计量管理体系和制度,管理部门应制定《流量仪表运行管理制度》和《计量人员管理制度》,根据流量仪表的不同用途实行重点管理和一般管理。对用于贸易结算、成本考核和过程控制的流量仪表实行重点管理,其他的流量仪表实行一般管理。建立流量仪表的设备管理台帐,依据国家有关法律规定和检定规程编制《流量仪表的强检计划》和《流量仪表的周检(校准)计划》。对用于贸易结算的流量仪表,定期联系有资质的检定机构,依法进行强制检定(或送检),以保证流量仪表准确、合法的使用。对一般管理的流量仪表,为保证流量测量系统的准确性,应根据计划进行(示值)周检或校准,可根据不同的介质采用容积法、称重法和标准表法以保证其准确性和可靠运行。维护人员要进行专业技术培训,学习有关计量方面的政策、法规,提高技术和业务水平。

4.2 维护和管理

虽然流量仪表可靠性较高,但要确保流量仪表准确、稳定运行,日常维护工作是不可少的。在氯碱企业,由于测量介质的不同,各种类型的流量仪表使用较多,对维护和管理提出了更高的要求。由于各类流量仪表的测量原理不同,有不同的结构形式,安装、维护人员需要了解各种流量仪表的测量原理、结构、特点以及流量信号转换过程中的各环节,认真、仔细阅读产品使用说明书,按要求进行安装和维护,以保证流量仪表的正常运行和精确测量。流量仪表维护人员每天要对所管辖的仪表进行认真的巡回检查,定期排污(气),定期进行系统维护,及时处理故障,利用系统计量运行的间隔对系统一、二次表的机械、电气零位进行校准。在有可能、有条件的情况下,可对流量系统的示值准确性进行比对校验,常用的有物料平衡法、热量平衡法和设备能力估算法,同时,应作好累计流量数据的记录,防止数据丢失。要经常分析流量计量数据,若发现偏离正常计量值,要及时查明原因,如属仪表故障,要及时处理;属工况偏离设计值,可根据计量结果对系统进行参数调整或系数修正。要结合企业每年的设备系统大修,及时合理地安排计划检修、周检(校准)、强检工作,以保证流量仪表始终运行在最佳工作状态。

4.3 数据管理

随着企业全面走向市场化,经营和物流管理进一步深化,对外贸易结算、对内成本核算都较严格,使得流量计量显得更加重要。而流量仪表数字化、智能化和计算机管理得到了广泛应用,很多企业都建立了能源计量网,给流量计量的数据管理带来很大方便。有效地管理流量计量数据,提高企业信息管理水平,是每一个企业应考虑的问题。根据计量管理体系的要求,应做好如下工作:收集、保管好随流量仪表的设计、计算、制造、安装的各种文件资料,建立流量仪表的技术(运行、检定、证书等)档案;实行计算机管理的,要对用于贸易结算、成本核算等重要数据进行备份,并实行分级管理,防止数据丢失,确保数据安全,这也是防止弄虚作假的有效手段;对用于结算、上报、上传的流量数据,要有审核、审批手续,并根据管理体系的要求确定保存时间,做到数据上传准确及时、数据共享、统计查询、实时监控分析,为上级领导生产决策、贸易经营、解决计量纠纷提供有效的流量(计量)数据。

5 结束语

虽然现在有很多新型流量仪表出现,并在一定范围内运行情况良好,但核心问题是它们没有国家标准作为技术支持。特别是用于贸易结算,发生计量纠纷时,使用者承担着一定的技术和计量风险。因此,有60%以上的氯碱企业使用差压式流量计测量流量。从技术角度看,差压式(孔板)流量计的孔板、孔板前后直管段、差压变送器、显示(积算)表、导压管的正确设计计算、选型、调校、安装等是十分重要的工作。从计量管理角度看,流量仪表是测量设备,还应从采购、流转和报废等方面进行管理。随着国家节能减排的要求越来越高,流量计的压损值得考虑,如差压式(孔板)流量计,固有的缺点是压力损失大,还没有好方法解决。虽然有一些专家提出用内锥流量计,但它们的设计和制造目前没有国家标准,给使用者带来一定风险。有关论文指出,解决上述问题的方法是采用标准节流装置中的喷嘴。因为在同样流量及β值下,喷嘴压损一般仅为孔板压损的30%~40%且有国家标准作为技术支持。从流量仪表的发展趋势和节能的要求看,电磁流量计、超声波流量计、(科氏)质量流量计等在氯碱企业有广阔的应用前景,但还应在稳定性上有所改进,价格上有所降低。为此,要积极探讨各类新型流量仪表的性能,逐步使用技术先进、节能、安装维护方便的流量仪表,以满足氯碱流量测量的需求。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (8/20/2013)
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