彎管流量計(jì)在企業(yè)節(jié)能上的應(yīng)用

姜昕（大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司第九大隊(duì)）

自從1913年庫(kù)科列夫斯基提出利用內(nèi)外凹凸面形成的壓差測(cè)量水流量的理念，彎管流量計(jì)的概念就開(kāi)始初步形成。經(jīng)過(guò)幾代人不斷實(shí)驗(yàn)努力，彎管流量計(jì)現(xiàn)已成為一項(xiàng)測(cè)量流體流量的關(guān)鍵性技術(shù)。其憑借自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高溫環(huán)境下可持續(xù)工作、對(duì)于臟污和易堵塞流體的精準(zhǔn)測(cè)量和無(wú)阻力損失的工作特點(diǎn)，使得其在石油化工等工業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的流量計(jì)（如孔板流量計(jì)和渦輪流量計(jì)）在測(cè)量中都存在著很多不足之處比如測(cè)量成本高、耐腐蝕能力差和壓力損耗。而像石油化工等這類企業(yè)的測(cè)量對(duì)象正是一些酸堿性比較高的流體，因而傳統(tǒng)的流量計(jì)就難以滿足這種計(jì)量要求。因此工業(yè)上急需一種更加優(yōu)異的流量計(jì)來(lái)解決以上的問(wèn)題，彎管流量計(jì)也就是在這種實(shí)際需要的情況下誕生的，其在工業(yè)節(jié)能生產(chǎn)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景[1]。

1 彎管流量計(jì)的工作原理

彎管流量計(jì)的流量測(cè)量傳感器是一個(gè)90度的直角彎頭，是靠流體流過(guò)彎頭時(shí)所產(chǎn)生的慣性離心力，造成彎管曲處的內(nèi)外壁附近的流體壓力不同，通過(guò)對(duì)內(nèi)外側(cè)的壓力差來(lái)檢測(cè)流體流量。彎管流量計(jì)的傳感器無(wú)任何的插入件和節(jié)流件。通過(guò)對(duì)壓力差的數(shù)值與流體的運(yùn)動(dòng)速度及密度的分析，發(fā)現(xiàn)三者之間表現(xiàn)出一種函數(shù)關(guān)系。因此只要準(zhǔn)確測(cè)出壓力差的大小就可以比較準(zhǔn)確的計(jì)算出流量值。

彎管流量計(jì)的設(shè)計(jì)構(gòu)成主要包括三個(gè)部分，即：差壓變送器、二次儀表和流量傳感器。彎管流量傳感器是彎管流量計(jì)工作的核心部件，其基本原理就是運(yùn)用了流體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在傳感器的內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生一個(gè)壓力的差值，并通過(guò)差壓信號(hào)傳輸出去。其構(gòu)成簡(jiǎn)單明了，整個(gè)工作的過(guò)程中沒(méi)有任何的插入件或者節(jié)流件。

2 彎管流量計(jì)基本特點(diǎn)

彎管流量計(jì)有著傳統(tǒng)的流量計(jì)所無(wú)法媲美的優(yōu)點(diǎn)，綜合看來(lái)主要有以下幾種：

1）彎管流量計(jì)構(gòu)成簡(jiǎn)單，其實(shí)質(zhì)就是由一個(gè)九十度的標(biāo)準(zhǔn)彎頭構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于它的成本十分便宜，維護(hù)量小且維護(hù)起來(lái)非常方便。這一點(diǎn)是其他流量計(jì)所無(wú)法媲美的。

2）彎管流量計(jì)的組成包括一次彎管流量傳感器、變送器與二次儀表。具有非常好的耐震動(dòng)、耐腐蝕、耐粉塵、耐潮濕的性能。這使得它可以實(shí)現(xiàn)在多領(lǐng)域的全方位應(yīng)用。例如彎管流量計(jì)對(duì)于鋼鐵工業(yè)、電力、熱電和化工行業(yè)的高溫蒸汽、氧氣、氮?dú)?、含油、含水等一系列難以計(jì)量或者說(shuō)計(jì)量成本較高的流體進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間準(zhǔn)確的測(cè)量。

3）彎管流量計(jì)在使用中由于其無(wú)任何的插入件和節(jié)流件，這樣不僅可以減少那些對(duì)傳感器有高磨損的流體對(duì)其產(chǎn)生的損耗提高了其使用壽命，還可以顯著降低流體傳送過(guò)程中的動(dòng)力消耗，從而可以實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，這對(duì)于管徑大、流量大的測(cè)量對(duì)象有著其他流量計(jì)所無(wú)法具有的優(yōu)勢(shì)。

4）彎管流量計(jì)采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)的進(jìn)出口，因此彎管傳感器就沒(méi)有一個(gè)固定的方向，從而實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)流的目標(biāo)。如果在生產(chǎn)中鍋爐出現(xiàn)問(wèn)題，由該廠給外網(wǎng)提供蒸汽動(dòng)力；反之，由電廠給該廠提供蒸汽動(dòng)力，保證了該廠輔助鍋爐的蒸汽平衡，同時(shí)也確保了雙方互供蒸汽的計(jì)量準(zhǔn)確度。

5）彎管流量計(jì)可采用直接焊接法進(jìn)行安裝。傳統(tǒng)環(huán)境下流量測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的滴漏等現(xiàn)象是十分常見(jiàn)的，這些問(wèn)題直接關(guān)系到材料浪費(fèi)和計(jì)量準(zhǔn)確性等方面的問(wèn)題，是一直困擾相關(guān)企業(yè)部門負(fù)責(zé)人的一個(gè)頑疾。流量傳感器直接焊接法安裝使得這類問(wèn)題從源頭上得以很好的解決。直接安裝所需要的技術(shù)條件，彎管流量計(jì)都可以直接使用。它所具有的多種特點(diǎn)也可以使直接焊接的優(yōu)點(diǎn)得以充分實(shí)現(xiàn)，安裝時(shí)出現(xiàn)的跑滴漏的問(wèn)題可以得到很好的解決[1]。

彎管流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在實(shí)際運(yùn)用中憑借著其耐磨損、耐高溫和耐潮濕的“三耐”性能使得傳統(tǒng)的流量計(jì)與它無(wú)法比擬。其簡(jiǎn)單的安裝方式也為其在實(shí)際操作中為人們所親睞，它是一種新型的具有廣闊發(fā)展前景的節(jié)能型流量計(jì)量?jī)x表。

3 彎管流量計(jì)的節(jié)能應(yīng)用

隨著彎管流量計(jì)技術(shù)的不斷成熟，其顯著的節(jié)能效果使得應(yīng)用的范圍不斷擴(kuò)大。無(wú)論是在大型的鋼鐵行業(yè)還是在石化行業(yè)都得到了普遍的認(rèn)可。尤其是在一些石油化工行業(yè)如何準(zhǔn)確的測(cè)量高溫、高壓的氣體一直是計(jì)量工作人員無(wú)法克服的一道難題。而傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)和渦輪流量計(jì)存在的耐磨性能低、安裝及維護(hù)十分困難和不能做到準(zhǔn)確測(cè)量雙向流的缺陷，使得他們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中不太受到歡迎。

3.1 在油田污水的計(jì)量方面的應(yīng)用

眾所周知油田的開(kāi)發(fā)和管理的流程中油田污水的處理是一項(xiàng)基礎(chǔ)而又關(guān)鍵的工作。由于工作環(huán)境的特有屬性使得油田污水的測(cè)量有著十分大的難度。主要是因?yàn)橛吞镂鬯袚诫s著很多腐蝕性物質(zhì)如油、鹽堿性物質(zhì)等，這些物質(zhì)對(duì)流量計(jì)的損耗特別大。另外這種污水污染程度高需采用大口徑的密封管道進(jìn)行輸送，水流速度也在時(shí)刻發(fā)生變化，因此傳統(tǒng)的流體計(jì)量器很難達(dá)到令人滿意的計(jì)量效果。為此，適合油田污水計(jì)量的彎管流量計(jì)也就應(yīng)運(yùn)而生。這種彎管流量計(jì)采用的是單片機(jī)技術(shù)，使得安裝的成本下降很多。加上它的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，維護(hù)起來(lái)也很方便。尤其關(guān)鍵的是這種彎管流量計(jì)是由流量傳感器、差壓變送器和二次儀表三個(gè)部件套裝使用，使得其有著非常高的測(cè)算精度。在實(shí)際操作中通過(guò)反復(fù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)均取得比較滿意的應(yīng)用效果，較好地解決了油田污水計(jì)量問(wèn)題，是一種較理想的油田污水計(jì)量設(shè)備[2]。

3.2 在天然氣流量測(cè)算的應(yīng)用

目前從世界范圍內(nèi)來(lái)看天然氣的計(jì)量器主要就是孔板流量計(jì)和渦輪流量計(jì)，二者皆屬于傳統(tǒng)上使用的計(jì)量器。前一種計(jì)量器其優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，實(shí)際應(yīng)用上比較簡(jiǎn)單可靠，但是其存在著一系列致命的缺陷，即其在安裝過(guò)程中必須固定方向使得其無(wú)法進(jìn)行雙向測(cè)量，而且對(duì)安裝技術(shù)的要求較高。同時(shí)由于它的測(cè)量方式使得其受到的壓損較大，在測(cè)量的范圍上也有限。而渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)對(duì)于氣質(zhì)的要求偏高。由此可見(jiàn)兩種傳統(tǒng)的流量計(jì)在天然氣流量的測(cè)量上都是“心有余而力不足”，隨著產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大化的需求人們迫切希望能夠有一種流量計(jì)可更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)于天然氣流量的測(cè)算。

彎管流量計(jì)和傳統(tǒng)的流量計(jì)相比較其安裝的工藝簡(jiǎn)單，安裝過(guò)程中只需要將彎管傳感器直接焊接在彎曲處就可以了。彎管流量計(jì)具有的無(wú)節(jié)流器特點(diǎn)從而可以使處于高壓狀態(tài)下的天然氣通過(guò)彎管流量計(jì)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何的壓力損失。再加上彎管傳感器是直接在管道上焊接的，因而沒(méi)有移動(dòng)的零部件，不需要經(jīng)常更換，從而提高了它的實(shí)際使用壽命，日常的維護(hù)工作也簡(jiǎn)單。

更重要的是彎管流量計(jì)具有雙向計(jì)量的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際的生產(chǎn)和日常管理過(guò)程中，每年的12月份到來(lái)年的1、2月份需要將天然氣從天然氣的儲(chǔ)氣庫(kù)輸送到特定的油井當(dāng)中去。6-8月份則需要一次反向運(yùn)輸。因而要求測(cè)量計(jì)具有可實(shí)現(xiàn)雙向計(jì)量的性能，因而孔板流量計(jì)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的。彎管流量計(jì)由于其在安裝時(shí)沒(méi)有固定的方向，流體在雙向運(yùn)輸過(guò)程中只要經(jīng)過(guò)彎管傳感器，它都可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量。這樣不僅解決了傳統(tǒng)計(jì)量器高成本的問(wèn)題，還使得測(cè)算工作更加方便準(zhǔn)確。彎管流量計(jì)在測(cè)量高壓天然氣方面的突破，成功的解決了天然氣測(cè)量的這一技術(shù)難題，同時(shí)也為高壓氣體計(jì)量?jī)x表的早日國(guó)產(chǎn)化做出了重要貢獻(xiàn)。

3.3 在煤制氣計(jì)量中的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)燃油價(jià)格處于持續(xù)走高的態(tài)勢(shì)以及煤制氣設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展成熟。陶瓷業(yè)的窯爐燃料也漸漸的開(kāi)始轉(zhuǎn)為煤制氣。整個(gè)行業(yè)雖然對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的使用已經(jīng)有了近百年的經(jīng)驗(yàn)，但是長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于煤制氣消耗量的測(cè)量一直是業(yè)界公認(rèn)的難題，由于煤制氣的轉(zhuǎn)化過(guò)程中存在著大量的煤焦油，且需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸，對(duì)運(yùn)輸壓力要求也比較高。傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)和渦輪流量計(jì)顯然無(wú)法達(dá)到這一要求。目前國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀是部分企業(yè)對(duì)于煤制氣燃料消耗的統(tǒng)計(jì)是用設(shè)備攤分的方式進(jìn)行，這種測(cè)算的方式的誤差毋庸置疑肯定是非常大的[31。彎管流量計(jì)對(duì)于以上的測(cè)算難題都可以一一克服，首先它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)任何的附加壓力，對(duì)于大壓力的長(zhǎng)距離運(yùn)輸具有優(yōu)勢(shì)，而且耐磨損，耐高壓對(duì)于煤焦油的測(cè)量不存在任何問(wèn)題。因此運(yùn)用彎管流量計(jì)對(duì)煤制氣是可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量的。隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)對(duì)節(jié)能減排工作的日益重視，企業(yè)計(jì)量管理工作就變得日益嚴(yán)格。

4 結(jié)語(yǔ)

彎管流量計(jì)在測(cè)算的精準(zhǔn)度和便捷性上完全超過(guò)了傳統(tǒng)的流量計(jì)。在企業(yè)節(jié)能發(fā)展過(guò)程中得到了廣泛運(yùn)用，并取得了驕人的成績(jī)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，彎管流量計(jì)在未來(lái)企業(yè)的運(yùn)用中一定會(huì)更加廣泛。

[1]馬竹梧.彎管流量計(jì)的進(jìn)展及其在工業(yè)中的應(yīng)用與前景[J].綜述與評(píng)論,2005(3):5-8.

[2]趙武,何岳,李志.彎管流量計(jì)節(jié)能效益分析[J].河北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2010(4):32.

[3]張勇,趙武,何岳,等.彎管流量計(jì)在石化行業(yè)中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化,2010（1）:60-64.