倪彤云

(貴州化肥廠有限責任公司，貴陽 551415)

0　引言

貴州化肥廠有限責任公司是一家年產(chǎn)250kt合成氨、300kt尿素、200kt尿基高塔造粒復合肥的化工企業(yè)，由于影響能源計量儀表精度的因素很多，對能源計量儀表精度的問題一直沒有得到很好的解決，對公司實行經(jīng)濟責任成本考核，特別是對生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化操作，能源計量儀表反映的數(shù)據(jù)正確與否就更為重要。能源計量儀表如果能夠真實反映實際流量，則能夠及時指導生產(chǎn)、正確調(diào)度，提高產(chǎn)量、節(jié)能降耗，所以如何提高能源計量儀表的精度是我公司降低成本的一個十分重要課題。水、汽、氣是我公司工藝車間主要能耗，雖然能源計量儀表已基本配備，但從我公司這些能源計量儀表使用的情況來看，在計量精度上還存在著一定的問題。這些問題有設計、安裝或儀表本身的問題，也有工藝參數(shù)的變化、外界條件的改變以及人為等因素，某些影響能源計量儀表精度的因素是很難克服的，但絕大多數(shù)因素是完全可以克服的。

目前我公司能源計量儀表基本配齊，已基本滿足生產(chǎn)需要，在儀表的選型上也是比較合理和先進的，儀表精度也基本滿足要求，但仍然經(jīng)常發(fā)生計量不準確的現(xiàn)象，以下對我公司能源計量儀表精度產(chǎn)生誤差的原因進行分析并提出改進措施。

1　能源計量儀表誤差分析

流量測量的實用公式可表示為：

(1)

(2)

式中：Q為體積流量標尺上限；G為質(zhì)量流量標尺上限；a為流量系數(shù)；ε為流束膨脹系數(shù)；d為節(jié)流件開孔尺寸；Δp為差壓上限；ρ為被測流體密度。

可以看出，測量誤差的大小決定于流量系數(shù)a的誤差、流束膨脹系數(shù)ε的誤差、節(jié)流件開孔尺寸直徑d的誤差、被測流體密度ρ的誤差以及差壓Δp的誤差，而總誤差包括了基本誤差和附加誤差，其中基本誤差是指流量計的設計、安裝和使用完全符合標準要求時，無法再減小或消除的誤差，這種誤差是必然存在的，該誤差與附加誤差比較是相當小的，可以忽略。以下主要討論我公司在實際使用中產(chǎn)生的附加誤差(按產(chǎn)生附加誤差因素的主次)。

1.1　被測流體密度ρ的影響

被測流體密度ρ對于流量測量的影響是相當大的，實際工作壓力、溫度與設計的工作壓力、溫度發(fā)生偏差時，將產(chǎn)生較大的附加誤差，對于液體流量，當溫度發(fā)生偏差時，影響較大，而壓力發(fā)生偏差時，影響很小。對于蒸汽和氣體，當溫度或壓力發(fā)生改變時，都有很大影響。例：變換系統(tǒng)高壓蒸汽流量原設計壓力為2.8MPa、溫度400℃，而目前實際工作壓力一般在2.6MPa左右，即使溫度不變，如不進行校正，則測得值將產(chǎn)生3.6%的正誤差，可想而知，如不進行修正則該能源計量儀表就失去了意義。

1.2　孔板開孔直徑d的附加誤差

孔板的實際直徑與設計值發(fā)生偏差時，流量測量結果也將產(chǎn)生附加誤差，一般如果孔板開孔的實際直徑比原設計值大，流量測量將產(chǎn)生負誤差，反之是正誤差。例：原221工號軟水流量孔板實際開孔直徑比原設計開孔直徑大2%，結果測量值比實際值低4%(當其它參數(shù)不變的情況下)，故以前往往發(fā)生出工段軟水比進工段軟水流量大的怪現(xiàn)象。

1.3　流量系數(shù)a 的附加誤差

a與管道內(nèi)徑、節(jié)流件開孔尺寸、流體的密度、差壓計差壓的大小等因素有關。

1)當差壓計節(jié)流件前后的最小直管段沒有滿足標準要求時，將產(chǎn)生附加誤差，所產(chǎn)生的附加誤差對于孔板來講，直管段長度減少一半(孔板前)則附加誤差大約增加一倍。一般情況下產(chǎn)生負誤差，因最小直管段沒有滿足要求時，節(jié)流件產(chǎn)生的差壓將減小，對于孔板來講直徑比β(β=d/D，D為管道內(nèi)徑)越大，直管段影響越大。例：當β=0.8時，直管段長度為20D，附加誤差為-0.7%；當直管段長度為5D時，附加誤差可達-3.1%左右。另外管道內(nèi)壁的粗糙度也將影響a，管道內(nèi)壁腐蝕越嚴重，管徑越小，影響越大。對此我公司對變脫進口變換氣流量計安裝位置按要求進行了改造，將碳鋼管改為不銹鋼管，并定期對管道及流量計進行清洗，確保其準確性。

2)如節(jié)流件是環(huán)室孔板，則環(huán)室開孔內(nèi)徑大或小都將產(chǎn)生附加誤差(環(huán)室開孔直徑要求1D≤Df≤1.02D)，一般情況下誤差的大小與β有關，β越大，產(chǎn)生的誤差也越大。

4)節(jié)流件上、下游有管徑突變，也將產(chǎn)生附加誤差，產(chǎn)生附加誤差的大小與β、管徑突變程度及離節(jié)流件的距離等有關。例：208工號0.5MPa/cm2蒸汽流量孔板是裝在Dg350的管道上，因該低壓蒸汽管道都是用的Dg400管道，節(jié)流件前后大約1m處就是異徑管，所以原低壓蒸汽產(chǎn)生較大誤差，致使全公司低壓蒸汽很難平衡。

5)節(jié)流件加工尺寸的影響。如孔板直角入口邊緣不銳利，孔板加工厚度(E≤0.05D)超過標準或孔板開孔尺寸超過標準以及長期使用過程中因磨損、損傷、污染、油脂、灰塵等堆積的影響，使流量系數(shù)a增大，誤差可由初期±1%增加到±20%左右。例：我公司造氣車間、合成車間半水煤氣流量孔板就屬這種情況，特別在每年大修前，由于孔板前堆積了大量的水和煤渣等，使煤氣流量比實際值增高13%左右。

6)在安裝過程中不合規(guī)范也將產(chǎn)生較大的附加誤差，如取壓孔位置及孔徑大小、墊片內(nèi)孔大小，引壓管的安裝及引壓管內(nèi)徑的大小等都將產(chǎn)生附加誤差。

1.4　流束膨脹系數(shù)ε的誤差

由于流束膨脹系數(shù)ε與β及節(jié)流件所產(chǎn)生的差壓和流體的工作壓力有關，當以上參數(shù)發(fā)生變化時，ε值也將發(fā)生變化，而在測量流量時，一般都是以設計時的ε值來作為依據(jù)的，當工藝參數(shù)與設計值有差別時，必將使測量的流量值與實際流量值有一差值，也就是說由于ε值的改變而將產(chǎn)生一個附加誤差。

1.5　其它影響差壓Δp的因素

即使節(jié)流件能夠產(chǎn)生正確的差壓Δp，該值通過導壓管傳遞到二次儀表及三次儀表上也不一定將節(jié)流件產(chǎn)生的差壓值反映出來，還有許多影響因素，例如二次表、三次表本身的精度、安裝中是否符合規(guī)范、正負導壓管在傳導正負壓過程中內(nèi)部阻力是否相等、取壓孔的直徑是否相等、傳遞過程中閥門及管道口徑是否足夠大、閥門的開度以及測量液體時導壓管中是否有氣體積存、測量氣體時，導壓管中是否有液體積存等等，所有這些因素都直接影響差壓Δp值，也就影響了測量的精度。

2　提高我公司能源計量儀表精度的措施

從以上分析可知，影響能源計量儀表精度的因素是多方面的，只要稍有疏忽就會使能源計量儀表造成較大誤差。為提高能源計量儀表的精度，必須要在設計上、安裝上把好關，并在使用過程中隨時采集各種參數(shù)，如發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的參數(shù)與原設計相差較大時，就應及時采取措施。

2.1　對流體密度ρ產(chǎn)生誤差所采取的措施

我公司流量計量中流體密度ρ的影響最大，這主要是設計時所采用的工藝參數(shù)與實際使用過程中的參數(shù)相差較大而造成的。例如：我公司變換高壓蒸汽原設計表壓為2.8MPa、溫度為400℃，現(xiàn)改為表壓2.6MPa、溫度為390℃重新計算，這樣使設計參數(shù)與實際參數(shù)基本接近，使流體密度ρ的影響大大減小。

2.2　對孔板開孔直徑d產(chǎn)生誤差所采取的措施

對孔板開孔直徑d，首先應把好加工關，在加工時盡量保證加工精度，加工完后在安裝前必須測量d的準確度，如有誤差，一種方法是另外加工，一種是根據(jù)實測d重新計算差壓值，這樣也能減小誤差。

2.3　對于流量系數(shù)a 影響測量精度所采取的措施

雖然流量系數(shù)a與多種參數(shù)有關，但只要對以上影響測量精度的因素采取了有效措施，其它因素是完全可以克服的。其中最主要的就是把好安裝關，選擇節(jié)流件安裝的位置時一定要保證滿足最小直管段的要求，并盡量避免在節(jié)流件前后一定距離內(nèi)有異徑管，節(jié)流件在安裝時要盡量減小不同軸度等等，則流量系數(shù)a的影響將會減小到最低程度。

2.4　對于流束膨脹系數(shù)ε及差壓Δp影響測量精度應采取的措施

對流束膨脹系數(shù)ε只能在設計時選取工藝參數(shù)盡量接近實際工作狀態(tài)時的參數(shù)計算，如實際工作參數(shù)與設計參數(shù)相差較大時則應重新計算ε，對于差壓Δp主要是注意保證從節(jié)流件到傳感器(變送器)壓力損失均等即可。

3　結束語

通過以上措施并加強管理，能源計量儀表的誤差控制在允許范圍內(nèi)，能源計量儀表的精度也得到較大的提高，提高了控制變換系統(tǒng)汽氣比的準確性和及時性，年節(jié)約蒸汽150t以上，對指導工藝參數(shù)的調(diào)整、判斷氣體損失大小、閥門泄漏狀況有直接的依據(jù)，在保證流量的準確性和可靠性前提下，對合成氨系統(tǒng)包括脫硫循環(huán)量、甲醇產(chǎn)量、系統(tǒng)跑冒滴漏等做到合理運行，準確及時判斷系統(tǒng)工況，最大限度地達到節(jié)能降耗、長周期運行。

[1]李書文.孔板流束膨脹系數(shù)的修正計算[J].計量技術，1988(5)

[2]浙江大學化工儀表教研組.飽和水蒸汽流量的溫壓補償[J].化工自動化及儀表，1980(8)

[3]方其南，孫福恩，張立新.能源計量檢測率計算中幾個問題的處理方法[J].節(jié)能，1990(1)

[4]耿寶金，趙霞.數(shù)據(jù)校正技術在能源經(jīng)營計量系統(tǒng)中的應用[J].測控技術，2010(5)

[5]王錫林，曹力行.飽和蒸汽流量的自動校正系統(tǒng)[J].化學世界，1984(10)

[6]王改英，曹輝祥.影響氣體超聲流量計量因素淺析[J].化學工程與裝備，2010(11)

[7]邵朋誠.流量測量儀表的發(fā)展動態(tài)[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，1995(4)

[8]徐關泉.熱蒸汽流量測量的重度補償[J].化學世界，1985(2)