一体化自伴热节流装置技术开发及应用

裴炳安， 邱敬敏，张嘉尹

(1. 中石化洛阳工程有限公司，河南 洛阳 471003；2. 中石化胜利油田分公司石油化工总厂，山东 东营 257019；3. 温州市捷达石化仪表有限公司，浙江 温州 325000)

一体化自伴热节流装置技术开发及应用

裴炳安1， 邱敬敏2，张嘉尹3

(1. 中石化洛阳工程有限公司，河南 洛阳 471003；2. 中石化胜利油田分公司石油化工总厂，山东 东营 257019；3. 温州市捷达石化仪表有限公司，浙江 温州 325000)

针对石油和化工生产装置中节流装置冬季保温伴热存在的能耗高、“跑冒滴漏”现象严重、仪表维护工作量大等问题，提出了将节流装置、仪表引压管、差压变送器及安装附件等集成为一体的理念；介绍了一体化自伴热节流装置在结构设计、专用保温箱设计、散热面积可调及适应性、节能降耗等方面的技术特点，对一体化自伴热节流装置不同公称直径时采用的取压型式和取压短管型式，不同工艺介质条件时变送器和保温箱的结构形式和安装方式等进行了详细说明；并根据该节流装置的使用情况，对该产品的推广应用提出了意见和建议。

节流装置 一体化 自伴热 取压型式 专用仪表箱 节能降耗

在炼油和化工等生产装置中，节流装置是应用较广泛的差压式流量检测仪表之一。节流装置流量计由节流装置和差压变送器组成，节流装置直接安装在工艺管道上，差压变送器一般安装在附近地面或设备平台上。由于在节流装置和差压变送器之间的仪表引压管内工艺介质是不流动的，因而在冬季或环境温度较低时，仪表引压管内的工艺介质经常会发生冻凝，从而导致流量计无法正常工作。为了防止仪表引压管路冬季或环境温度较低时发生堵塞，必须对引压管路进行保温或伴热。常规节流装置仪表伴热系统存在以下问题：

1) 伴热管路热量只有一部分用来维持引压管内介质温度，剩余热量则散发到周围环境中损耗掉。

2) 工艺管道内高温介质的热量没有得到有效利用。

3) 保温伴热系统结构复杂，连接件较多，伴热管路较长，仪表维护工作量较大。

4) 伴热管路静密封点较多，使用年限越长，“跑冒滴漏”现象越严重，能耗越高。

5) 伴热管路泄漏时封堵漏点经常需要动火，存在潜在安全隐患。

6) 引压管路和伴热管路现场施工工程量较大，施工质量参差不齐，直接影响节流装置的测量精度和长周期使用。

为了降低节流装置仪表伴热系统的能耗和现场维护工作量，减少施工安装费用和使用维护成本，提高仪表安装质量，2003年，笔者所在单位联合对胜利油田石油化工总厂焦化装置采用的节流装置仪表引压管路配管方案、仪表保温伴热方案、仪表保温箱结构等进行了深入研究和分析，提出将节流装置、引压管路、差压变送器、仪表保温箱等与自伴热技术集成一体的理念，并研究开发出了一种新型一体化自伴热节流装置。该节流装置采用取压法兰侧面打孔技术，整体结构更加紧凑合理；专用仪表保温箱能够灵活调整散热面积，适应不同环境温度和介质温度时的使用需求。2011年，该节流装置获得国家专利局颁发的实用新型专利授权。

1 一体化自伴热节流装置技术开发

1.1技术特点

一体化自伴热节流装置采用节流装置、仪表引压管路、差压变送器及安装附件一体化安装方式，仪表引压管路从原来的平均15m左右缩短到1m以内，节省了大量仪表引压管。此外，由于将引压管路和变送器最大限度地贴近工艺管道，利用介质热量对其进行伴热，取消了常规的热水或蒸汽伴热系统，起到了节能降耗、减本增效的目的。该节流装置在结构设计上有以下技术特点：

1) 结构紧凑。在一体化自伴热节流装置中，节流装置、引压短管、一次取压阀、冷凝容器、三阀组、差压变送器等集成为一体，安装空间更加紧凑。由于引压管路缩短，减小了测量滞后，仪表测量精度也更高。

2) 专用保温箱。该节流装置可根据用户实际需求，采用不同结构形式的专用保温箱。

C/C-SiC复合材料，是对C/C复合材料进行基体改性后获得的复合材料。C/C复合材料在高温下强度高，但抗氧化性差，用SiC陶瓷对其进行基体改性可提高 1 400 ℃ 高温下的抗氧化性能[7]，而且SiC在 2 000 ℃ 高温氧化后形成熔融的玻璃相[8]，表现出较好的表面浸润性和愈合性能，由此提高了C/C-SiC复合材料的高温抗氧化性。

3) 散热面积可调。该节流装置的专用保温箱可以根据环境温度和介质温度变化，现场灵活调整保温箱内保温层厚度和保温箱散热面积，满足保温箱冬季需保温，夏季需散热等不同需求。

4) 维护工作量小。该节流装置的热源稳定可靠，由于取消了伴热管路，使用时不会出现常规伴热系统经常发生的伴热管腐蚀、蒸汽泄漏等现象，降低了仪表维护工作量。

5) 适应性强。为了适应环境温度变化，提高自伴热的可靠性，可在引压管路中安装隔离容器，从而根据环境温度变化情况可加入不同种类的防冻隔离液。

6) 节能降耗。该节流装置利用工艺介质自身的热量对仪表进行伴热，减少了热水或蒸汽系统的热量消耗。

1.2取压方式

一体化自伴热节流装置根据取压法兰公称直径大小，采用如下取压方式：

1) 节流装置取压法兰DN≤80，采取端面打孔取压型式。

2) 节流装置取压法兰DN≥100，采用侧面打孔取压型式，如图1所示。

图1 一体化自伴热节流装置侧面打孔取压型式

1.3取压短管型式

一体化自伴热节流装置根据取压法兰DN大小和取压方位位置，采用以下取压短管型式，如图2所示：

1) 节流装置取压法兰DN≤100，且下45°取压时，采用U型管取压短管。

2) 节流装置取压法兰DN≥150，且下45°取压时，采用直角型取压短管(也称外弯管型取压短管)。

3) 节流装置取压法兰150≤DN≤350，且水平取压时，采用直角型取压短管(也称外弯管型取压短管)。

4) 节流装置取压法兰DN≥400，且水平取压时，采用直管型取压短管。

图2 一体化自伴热节流装置取压短管型式

1.4安装要求

当节流装置安装在垂直工艺管道上时，对于液体介质(自下向上流动)，一体化自伴热节流装置的变送器应位于节流装置下方；对于气体介质(自上向下流动)，一体化自伴热节流装置的变送器应位于节流装置上方。

当节流装置安装在水平工艺管道上时，根据测量介质不同，一体化自伴热节流装置采用以下安装方式：

1) 轻质油、水等轻介质，取压口采用水平下45°方位，变送器应位于保温箱下部。

2) 蒸汽介质，取压口采用水平上45°方位，冷凝容器带上放空阀，引压管路与工艺管道间设置隔热板，变送器应位于保温箱下部。

3) 渣油、蜡油等重介质，取压口采用水平下45°方位，配备隔离容器和冲洗油接口， 变送器应位于保温箱下部。

4) 湿气体介质，取压口采用水平上45°方位，变送器应位于保温箱上部。

5) 燃料气等干气体介质，取压口采用水平上45°方位，变送器应位于保温箱上部。

2 一体化自伴热节流装置应用

2003年，胜利油田石油化工总厂在焦化装置成品油质量升级改造项目中，针对焦化装置油质重、易着火、能耗大等特点，与洛阳工程公司和温州市捷达石化仪表公司一起，深入研究了在节流装置仪表保温伴热系统使用和日常维护中存在的问题，决定将51台测量重油介质的节流装置仪表保温伴热系统改用一体化自伴热节流装置，取得了良好效果。在此基础上，该厂又对重油催化15台测量重油的流量仪表保温伴热系统采用一体化自伴热方案进行了改造。

2008年，该厂在常减压、重油催化、柴油加氢等装置大检修中，根据一体化自伴热技术在焦化、重油催化中的使用经验和发现的问题，对原有一体化自伴热方案进行了仔细分析和改进，并在该厂装置改造和以后新建项目上大面积推广使用。截至2012年底，该厂已有549套流量测量仪表采用了一体化自伴热节流装置，经过连续几年冬季持续低温的运行考验，达到了降低仪表维护工作量、提高仪表测量精度和节能降耗的使用效果，取得了良好的经济效益和社会效益。

3 结束语

一体化自伴热节流装置在该厂的成功应用，解决了冬季长期困扰北方炼厂的仪表伴热系统耗能高、仪表故障率高等难题。与传统伴热系统相比，一体化自伴热节流装置具有冬季仪表维护工作量小，测量稳定，节能降耗、绿色环保等特点，具有良好的经济效益和社会效益。一体化自伴热技术在炼油、化工装置压力测量仪表保温伴热系统改造中具有一定借鉴意义，也可在煤化工、天然气、冶金、热电、水处理等领域中推广应用，具有良好的市场前景和推广使用价值。

[1] 上海工业自动化研究所.GB/T 2624.1—2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 第1部分： 一般原理和要求[S].北京： 中国标准出版社，2007.

[2] 上海工业自动化研究所.GB/T 2624.2—2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量 第2部分： 孔板[S].北京： 中国标准出版社，2007.

[3] 朱继光，曲毓才.提高差压式流量计测量准确度方法的研讨[J].计量与测试技术，2007，34(03)： 6-7，9.

[4] 朱聪，蒋洪，阳朝晖.提高标准孔板流量计测量准确度的措施[J].油气储运，2005，24(02)： 45-47.

[5] 陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动控制设计手册[M].3版.北京： 化学工业出版社，2000.

[6] 中国石化集团北京石油化工工程公司.SH 3005—1999石油化工仪表选型设计规范[S].北京： 中国石化出版社，1999.

[7] 中国石化集团洛阳石油化工工程公司.SH/T 3104—2000石油化工仪表安装设计规范[S].北京： 中国石化出版社，2001.

[8] 中国石化集团洛阳石油化工工程公司.SH 3126—2001石油化工仪表及管道伴热和隔热设计规范[S].北京： 中国石化出版社，2002.

[9] 中国石化集团兰州设计院.SH 3021—2001石油化工仪表及管道隔离和吹洗设计规范[S].北京： 中国石化出版社，2002.

[10] 美国石油学会.美国炼油厂仪表及调节系统安装手册(修订本)[M].蒋照忠，译.北京： 石油化学工业出版社，1976.

TechnologyDevelopmentandApplicationofIntegratedSelf-tracingThrottlingDevice

Pei Bing’an1， Qiu Jingmin2， Zhang Jiayi3

(1． Sinopec Luoyang Engineering Co． Ltd．， Luoyang， 471003， China； 2． Sinopec Refinery of Shengli Oil Field Co． Ltd．， Dongying， 257019， China； 3． Wenzhou Jieda Petrochemical Instrumental Co． Ltd．， Wenzhou， 325000， China)

Aim to the problems of high energy consumption，serious leakage and large instrument maintenance work in winter in petrochemical production plant, ideas of integration of throttling device，pressure pipes，differential pressure transmitter and installation accessories are put forward. The technology features of structure design，special insulation box design，adjustable heat radiation area, flexibility, energy saving and lower consumption of integrated self-tracing throttling device are introduced. The pressure type and pressure pipe type of integrated self-tracing throttling device possessing different nominal diameter, and structure and installation of transmitter and insulation box with different medium are described in detail. Based on application practice of integrated self-tracing throttling device, suggestions and opinions are proposed to the device popularization and application．

throttling device； integrated； self-tracing； pressure type； special insulation box； energy saving and lower consumption

稿件收到日期： 2013-03-26。

裴炳安(1965—)，男，河南洛阳人，1985年毕业于华南工学院工业自动化专业，长期从事自控工程设计和管理工作，现任中石化洛阳工程有限公司副总工程师，仪电室主任。

TH814+.5

B

1007-7324(2013)03-0023-03