摘要:爲了提高(gāo)企業的工業自(zì)動化水平和流(liu)量測量節能新(xin)🐇技術的應用，以(yǐ)寶塔石化80t/a重油(yóu)催化裂化的原(yuan)料汕霧化然汽(qì)測量爲例,通過(guo)和現有的 差壓(yā)式流量計 的性(xìng)能綜合對比,分(fen)析了多孔平衡(heng)流量計 的技術(shu)特點和節能效(xiao)果，并對多孔平(píng)衡流量計節能(néng)進行了計算和(hé)經濟分析,充分(fèn)說明多孔平衡(héng)流量計在繼承(cheng)了标準孔恒優(you)點的基礎上,還(hai)具備測量精度(dù)🐅高、測量範圍寬(kuan)、永久壓損小對(duì)直管段矩、節能(neng)效果好等特點(dian)，能🐆夠推動企業(yè)的工業白動化(hua)水平，是一種流(liú)量測量節能的(de)新技術.
　　流量測(ce)量在石化企業(ye)生産控制過程(chéng)和計量核算❌中(zhong)具有重要的地(dì)位,特别是在注(zhu)重能源節約提(ti)高企業經濟效(xiao)益和産品質量(liàng)的今天，對流量(liàng)測量的要求更(gèng)爲嚴格.在石化(huà)企業作✨爲流量(liàng)測量對象的流(liú)體介質種類包(bāo)括氣體、液體、蒸(zhēng)汽等，隻有把這(zhè)些介質的流量(liang)測量正确，才能(néng)正确地進行經(jing)濟核算,使生産(chǎn)活動建立在可(ke)靠的科學技術(shu)之上，使經濟管(guǎn)理工作切實有(yǒu)🈲效地進行.
　　目前(qian),差壓式流量計(ji)可選用的節流(liu)元件有孔闆、噴(pen)嘴、文丘裏🙇🏻管等(deng)4随着測量技術(shù)的不斷發展，節(jie)流元⭐件不🧑🏾‍🤝‍🧑🏼斷改(gai)進，多孔平衡流(liu)量計已通過有(yǒu)關試驗并在石(shi)油化工裝置上(shàng)得到了較廣泛(fan)的應用.該儀表(biao)也是一種🥰差壓(yā)式流‼️量儀表.它(ta)是在标準孔闆(pǎn)節流裝置的基(ji)礎上研發出的(de)🏃‍♂️-種新型流量測(ce)量儀表.它🌈集合(hé)标準孔闆節流(liú)裝置結構簡單(dan)、應用技術成熟(shú)💞等優點，克服了(le)标準孔闆節流(liú)裝置🍓精度較低(dī)、量程比窄、安裝(zhuāng)時上下遊🏃‍♂️需要(yào)較長的直管段(duàn)、永久壓力損失(shi)較大📱、運行成本(běn)高等缺點.該流(liú)量計被稱作第(dì)🌈三代節流裝置(zhi),.是由美國國家(jia)航空航天局設(she)計發㊙️明的一種(zhong)新型流量計,也(ye)稱爲多孔平衡(heng)流量計.
1.基于多(duō)孔平衡流量計(jì)的性能優勢
　　多(duo)孔平衡流量計(jì)是一種差壓式(shi)流量儀表，其工(gōng)作原理與其他(ta)差壓式流量計(jì)一樣，都是基于(yú)密封管道中☂️的(de)能量轉換原理(lǐ),即在理想流體(ti)的情況下，管道(dao)中的流量與差(chà)壓的平方根成(cheng)正比💛，再根據伯(bó)努利方程用測(cè)出的差壓值即(jí)可🏃🏻計算出管😄道(dao)中的流量.平衡(heng)流量傳感器是(shi)一個多孔的圓(yuán)✏️盤節流整流✉️器(qi)，安裝在管道的(de)截面.上，每個孔(kǒng)的尺寸和分布(bù)是🌏基于特殊的(de)公式🔴和測試數(shù)據而定制的,稱(chēng)爲函數孔當流(liu)體穿過圓盤🍉的(de)函數孔時，流體(tǐ)将被平衡整流(liú)，渦流被💞最小化(hua)，形成近似理想(xiǎng)流體,通過取壓(ya)裝📱置,可獲得穩(wen)定的📧差壓信🍉号(hao)，根據伯努利方(fang)程計算出體積(ji)流量、質量流量(liang).平衡流量計巧(qiǎo)妙的設計在于(yu)将多孔整流器(qi)和測量孔闆合(he)二爲一，能最大(da)限🚩度地将流場(chang)平衡調整成理(li)想狀态，從而将(jiang)差壓式流量計(jì)的優勢發揮到(dào)極緻.
(1)流量測量(liàng)線性度高，重複(fu)性好平衡流量(liàng)傳感器具有對(dui)稱多孔結構特(tè)點，能對流場進(jin)行平衡,降低了(le)渦流、振動和信(xin)号噪聲,流場穩(wěn)定性大大提高(gāo)，使線性度比孔(kǒng)闆提升了5~10倍，重(zhòng)複性提高了54%，爲(wei)0.15%.從其綜合性能(néng)來看,多孔平衡(heng)♻️流量計屬于流(liú)量計行列.當量(liang)👌程比爲5:1時，線性(xing)度可達±0.3%;量程比(bi)爲7:1時，線性度可(kě)達±0.5%;量程比爲10:1時(shí)，線性度可達±1.0%。
(2)直(zhi)管段要求低，雙(shuāng)向流測量好.平(ping)衡流量傳感器(qì)由于流場穩定(ding)，A.壓力恢複比孔(kǒng)闆快兩倍，人大(dà)縮短了對直管(guan)段👨‍❤️‍👨的要求，其前(qian)後直管段一股(gu)爲前1D後1D,最小👨‍❤️‍👨可(ke)以小于0.5D，其中D爲(wèi)工藝管道的工(gōng)程直徑..采用多(duō)孔平衡流量計(ji)可以省去大量(liang)直管段，尤其是(shi)特殊昂貴的材(cái)料的管道.另外(wài),多孔平衡流雖(suī)計處于完全⭐對(duì)稱，因此對于雙(shuāng)向流的流體測(ce)量非常的理🌐想(xiang)将多孔平衡流(liu)量計和 孔闆流(liú)量計 進行比較(jiào)，如圖1所示.
 
(3)永(yong)久壓力損失小(xiǎo)，測量介質潔淨(jìng)度要求低.多孔(kǒng)對稱🐪的平🌈衡設(shè)計，減少了紊流(liu)剪切力和渦流(liú)的形成，降低了(le)動能的損失,在(zài)同樣的測量工(gong)況下，與孔闆相(xiang)比減少了2.5倍🍉的(de)永久🌈壓力損失(shī)，從而節省了相(xiàng)當大的運行🔞能(néng)量成本,是一種(zhǒng)節能型儀表,值(zhí)得大量推廣.因(yin)爲減少了紊流(liu)剪切力和渦流(liú)的形成，從而大(dà)大降低了滞留(liu)死區的形成，保(bao)證髒污介質順(shun)利通過多個孔(kong),減小了流體孔(kǒng)被堵塞的機會(hui)将多孔平衡流(liu)量計和孔闆流(liú)量計進行比較(jiào),如圖2所示.
 
(4)其(qi)他性能優勢.
①流(liu)量測量範圍寬(kuān),測量精度高.由(yóu)于平衡流量傳(chuan)感器具有多孔(kong)結構的特點,能(neng)對流場進行平(píng)衡，降低渦流🐕、振(zhèn)動和信号噪聲(shēng),流場穩定性大(da)大的提高.表體(ti)采用特制管道(dao)和專用取壓裝(zhuang)置，使🐉精度比傳(chuan)統節流裝置✂️提(tí)升了5~10倍.經過實(shí)流标定，傳感器(qi)精度可達0.3%,适用(yòng)于貿🔆易計量場(chang)合.其流速可以(yǐ)從最小到音速(sù),其最小雷諾數(shu)可低于200，最大雷(léi)諾數可大于107;β值(zhi)可選0.25~0.90,孔徑比💞β=d/D.
②長(zhǎng)期穩定性好,可(ke)測高溫高壓介(jie)質.由于其紊流(liu)剪切力的明顯(xiǎn)減小，大幅度降(jiàng)低了介質與節(jiē)流件直🔆接的摩(mo)擦,其β值長期📞保(bǎo)持不變,整個儀(yí)表無可動部件(jiàn),因此可以長期(qī)保持穩定性.與(yǔ)孔闆等節流裝(zhuāng)置一樣，工作溫(wen)度壓力取決于(yu)管道和法蘭的(de)材質和🌍等級,工(gōng)作溫度可達850℃,工(gōng)作♍壓力可達42MPaB.
③可(kě)測複雜工況介(jie)質.由于其特殊(shū)的結構設計，使(shi)其具有特殊的(de)性能,它可以用(yòng)于氣液兩相、各(gè)種混合氣體🌈(如(rú)瓦斯、沼氣、煤氣(qi)等👈等)、各種低溫(wen)氣體(如LNG、液氮、液(yè)氧、液氩、液氫、液(ye)氯、液化乙烯、液(ye)化石油氣,等等(děng))、氣♉液兩相介質(zhi)(如濕氣)、漿料、多(duo)相水流、震動📧水(shui)流、電磁幹擾介(jie)質和🚩雙向流(因(yīn)爲多孔平衡流(liú)量計左右完♻️全(quan)對稱).
2性能綜合(he)對比
　　當然多孔(kong)平衡流量計在(zài)實際應用中依(yi)然存在着一些(xiē)有待解決的問(wèn)題，結合以上平(ping)衡流量計的技(jì)術性能特點，本(běn)文就平衡流量(liang)計與其他差壓(yā)式流量計進行(hang)對比，詳細性能(néng)比較見表1所示(shì).
 
3在重油催化裂(liè)化中的應用
　　催(cui)化裂化是我國(guo)石油化工二次(cì)加工的核心裝(zhuang)置,在煉廠中,其(qí)🈲加工能力占--次(ci)加工能力的比(bǐ)例一般在30%以上(shang)催化裂化實‼️現(xiàn)工🏒業化已經有(you)60多年的曆史,作(zuo)爲重油加工的(de)主要手段,是目(mu)前重油輕質化(hua)工藝.雖然曾多(duo)次受到其他二(èr)次加工工藝的(de)競争和清潔燃(rán)料标💯準的挑戰(zhan)，但由于催化裂(liè)化技術的不斷(duan)進步，各種以♻️催(cuī)化裂化技術☁️爲(wei)核心的催化裂(lie)化家族工藝的(de)不斷出現，已經(jing)将催化裂化轉(zhuan)變爲煉油化工(gong)一體化的橋🔅梁(liáng)裝置,催化裂化(huà)依然保持了其(qi)在石油化工行(hang)業中📧的重要地(di)位.
3.1測量對象分(fen)析
　　随着催化裂(lie)化工藝技術的(de)不斷進步，它對(duì)自控技術也提(ti)出了較高的要(yào)求,選用合适的(de)測量儀表,是保(bao)證催化♈裂化工(gong)藝技術不斷進(jin)步的首要條件(jian).寶塔石化80ta催化(huà)裂化裝置工藝(yì)的原始數據見(jian)表2.表2中的測量(liàng)介質爲氣體㊙️或(huò)蒸汽.分析表2中(zhōng)的💚數據可知，所(suǒ)列的原始數據(jù)的量程比都超(chāo)出了标準孔闆(pan)3:"的範圍，有的甚(shen)至到達了10:1.因此(ci)在設計中選擇(ze)多🚶孔平衡流量(liang)計.根據多孔平(ping)衡🙇‍♀️流量計的特(te)點,選取蒸汽介(jie)質作爲測量對(dui)象☎️合适.
3.2多孔平(ping)衡流量計測量(liàng)蒸汽
　　在石化企(qi)業中，蒸汽作爲(wei)--種重要的能源(yuán)被廣泛的🍉應🈲用(yong).在催化裂化裝(zhuang)置中，包括反應(ying)-再生、分餾、吸收(shou)穩定(含氣壓機(ji))、主風機-煙機系(xi)統、餘熱钜爐、餘(yu)熱回🐆收站中都(dou)大量的使用蒸(zheng)汽.随着企業成(cheng)本核算的深入(rù),淘汰落後産能(neng)企業政策🚩的落(luò)實,企🔅業内部對(duì)能源的節約日(ri)益重視，而在催(cui)化裂化裝置中(zhōng)蒸汽在能源費(fèi)用中占據較大(dà)的比例，故要求(qiu)對蒸汽進行準(zhun)确計量是很有(you)必要的問.
　　蒸汽(qì)的流體特征、生(shēng)産工藝情況、現(xiàn)場安裝條件、後(hou)續維護要🔆求及(ji)流量儀表的性(xìng)能,是蒸汽計量(liang)的5個重要因素(su).結合本文🤟對多(duo)孔平衡流量計(ji)的介紹，它非常(chang)适合用于蒸汽(qi)流量測量💞.
3.3同等(deng)條件下與标準(zhun)孔闆測量蒸汽(qì)流量的比較
　　重(zhong)油催化裂化裝(zhuang)置中,儀表位号(hao)爲FE21105的流量計用(yòng)于測量進入催(cuī)化反應器的原(yuan)料油霧化蒸汽(qì)工藝參數見表(biǎo)3.
　　依據表3中的原(yuan)料油霧化蒸汽(qì)工藝參數，通過(guò)孔闆計☂️算軟件(jiàn)計算出标準銳(rui)孔闆儀表數據(ju);通過多孔平衡(héng)流量計軟件計(ji)算出多孔平衡(heng)流量計的儀表(biǎo)數據,兩者數據(ju)對比見表4.
 
　　由表(biǎo)4可知，選用多孔(kong)平衡流量計前(qian)後直管段可節(jiē)🏃‍♀️省🙇‍♀️3.8m管徑爲200mm的管(guan)道,壓力損失可(kě)減少4195Pa.而在催化(huà)裂化項目中,長(zhǎng)直管段除--次性(xìng)投資外，還包括(kuò):管道施工、保溫(wēn)材💛料費、安裝支(zhī)架、土地占用、維(wei)護💚、運行費用等(děng).由此可以🌈說明(ming),蒸汽介質在設(she)計選用多孔平(ping)衡流量計可以(yi)一次性節約大(da)量的投資.
3.4測量(liàng)蒸汽的節能分(fen)析
　　節流裝置作(zuo)爲一種測量儀(yi)表,其節流型壓(ya)損大，長期運行(háng)耗🚩能大,費用高(gāo);長期運行中孔(kǒng)闆幾何尺寸🏃‍♀️變(biàn)化，銳角變鈍，甚(shen)至有的孔闆在(zai)開停車過程中(zhong),由于蒸汽💃管道(dao)中易存冷凝水(shui)，開停蒸汽管道(dao)過程中産生水(shui)垂,緻使孔闆變(biàn)形，甚至變成喇(lǎ)叭💔口.所有這些(xie)都說明:孔闆差(cha)壓式蒸汽流量(liang)計很難保證其(qí)原🏃‍♀️設計測量精(jing)度;介質輸送成(cheng)本是介質輸送(song)過程中消耗的(de)能量,主要測量(liang)元件造成的永(yǒng)久壓力損失爲(wei)标志,就液體等(děng)重介質而言,輸(shu)送成不是很人(ren)的🈚開支,主要體(ti)現在泵消耗的(de)電能.因此選擇(zé)一款精度高、穩(wěn)定性.好、壓損小(xiǎo)、價格實惠的儀(yi)表🈚是提高儀表(biao)選型的一個很(hěn)重要的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼原則.
　　由(you)表3可知，一-台公(gong)稱直徑200mm的标準(zhǔn)銳孔闆節流裝(zhuang)置❄️測量進入催(cuī)🥰化反應器總管(guan)1.0MPa原料油霧化蒸(zheng)汽,質量流量爲(wèi)5175kgh,差壓值爲10kPa,永久(jiu)壓損爲6137Pa;而一台(tái)公稱直徑爲200mm的(de)多孔平衡流💋量(liang)計測☂️:量進入催(cuī)化反應器總管(guan)1.0MPa原🏃料油霧化蒸(zhēng)汽，差壓值爲4.26kPa,永(yǒng)久壓損爲1978Pa,計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼算(suan)節省耗能費用(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爲能耗(hao)值,W;qv爲介質體積(jī)流量,m³/s;△P爲永久壓(yā)損值,Pa;η爲電機和(he)泵的效率，工業(yè)上一般取0.8.
　　每年(nián)多耗能所需的(de)費用1]=(Q/1000)x(運行時速(su)/年)x(元/(千瓦-小時(shí)))=(1790.22/1000)x8400x0.639=9.61(萬元/年㊙️).
　　根據上(shàng)述計算結果和(hé)2012年多孔平衡流(liú)量計的市場價(jia)格(公💛稱直❤️徑爲(wèi)200mm多孔平衡流量(liàng)計爲2.0萬元)可知(zhī),重油催化裂化(hua)裝置中用于測(ce)量進入催化反(fǎn)應器的原料油(yóu)霧化蒸汽,若安(an)裝多孔平衡流(liu)量計運行兩個(ge)半月就可以回(huí)收公稱直徑爲(wei)200mm多孔平🌈衡流量(liàng)計的投資成本(ben).
4結語
　　綜上所述(shù)，本文介紹了多(duō)孔平衡流量計(jì)的技術特點，通(tōng)過多孔平衡流(liu)量計和标準銳(ruì)孔闆在重油催(cuī)化裂📞化裝置上(shàng)的應用比較，以(yi)該裝置上原料(liao)油霧化燕汽測(cè)量爲例,進行🈲了(le)節能💰分析，充分(fen)說明了在🈲設計(ji)中選🔞用一.款性(xing)能可靠的節能(néng)儀表♊是實現該(gāi)💚裝置節能減排(pái)的重要手段.基(jī)于上述✔️優點和(hé)T程實際應用的(de)良好⁉️的效果，可(ke)以得♋出的結論(lùn)是多孔平衡流(liu)量計是一種計(jì)量正🌈确、耐用、具(ju)有廣泛應用前(qián)景⛹🏻‍♀️的節能儀表(biǎo).

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