质量流量计在燃料气计量中的应用

鲍春林

（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南 洛阳 471012）

质量流量计在燃料气计量中的应用

鲍春林

（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南 洛阳 471012）

采用质量流量计提高燃料气计量准确性，为加热炉用能优化提供计量依据。

质量流量计；燃料气计量

洛阳分公司加热炉燃料气计量绝大多数采用孔板差压式流量计，即采用体积测量值法，根据化验密度和体积流量值计算燃料气耗量。燃料气的密度波动大且不能实时在线采集，加上节流件磨损、腐蚀以及维修等因素，导致孔板测得的数据准确度不高，各装置每月上报的燃料气消耗数据与实际严重不符。

本文试图总结质量流量计用于燃料气计量中的一些经验做法，供同行参考。

1 质量流量计的使用特性

1.1 质量流量计由传感器和信号处理器组成，流量传感器是一种基于科里奥利力效应的谐振式传感器，可直接测量出流体的质量。其硬件原理框图如下：

1.2 科氏质量流量计，利用流体流过振动的振动管时产生的科氏力，使振动管发生扭转，从而导致两个传感器的输出信号之间存在相位差，通过测出相位差和信号频率即可得到质量流量。

1.3 测量气体的性能要求

宽量程比，更高的测量准确度且长期稳定，更宽的测量范围，温漂时漂最低，体积小、重量轻，硬件简单可靠，高复现性，能耗低，环境温度影响近似于零。变送器硬件简单，体积更小，可靠性更高，通用性好，用户可以在过程控制应用现场直接替换发生故障的变送器，而不用拆下传感器一同标定，这样会极大地提高维修效率，节约成本。

2 用质量流量计实现燃料气计量

2011年检修期间，我们在各加热炉进燃料气主管线上安装了13台质量流量计。由于长期不真实的“经验”数据，加上计量认知上的偏差，车间和相关部门怀疑、不认可新上的质量流量计数据。根据2011年11月11日至30日加热炉燃料气焓值差、燃料气热值和加热炉热效率计算每台炉子燃料气消耗的理论测算值，采用新上质量流量计的测量值分别与理论测算值、孔板体积测量值进行对比。结果表明：三种测量方法在焦化、四联合、蜡油加氢、航煤加氢和直柴加氢小用户装置上数值较接近，但在常压、重整和芳烃大用户装置上偏差较大。为验证质量流量计的准确性，我们开展了“燃料气计量优化专题”活动。

第一，比对。对于差量较大的质量流量计，计量管理中心牵头，技术质量处、生产调度处、机械动力处、质检中心和相关车间配合，经两周时间，对一联合FT161、三联合FT4001A、芳烃16FI400三台燃料气质量流量计的各种参数采集、同时采样化验密度，并同步采集各个炉子孔板流量计的数据，进行对比分析。结果表明：质量流量计的显示密度与化验换算工况后的密度基本相符；而三台质量流量计的体积值与孔板流量计的体积量不相符，无法比对。

第二，调研。为进一步查找原因，计量管理中心请厂家技术人员又对质量流量计进行了详细检测，未发现异常；在先后调查了解石家庄、金陵、齐鲁、济南等炼厂燃料气计量的基础上，分析认为：质量流量计运行可靠、计量准确；孔板流量计因使用年限较长，磨损严重，体积数据不准；燃料气密度的变化带来体积推算质量时误差大，最终导致孔板流量计测量误差大。

第三，外送检定。为消除计量争议，经请示分公司领导同意后，由计量管理中心、能源管理处和使用车间共同将质量流量计外送至国家石油天然气大流量计量站成都分站进行第三方实流检定。检定结果表明：流量计误差优于1%，符合计量要求。

第四，职能部门相互协作。机械动力处做好加热炉优化，提高加热炉效率；技术质量处牵头查找燃料气中氮气含量高原因，并通过与兄弟企业对比分析，如异常制定整改措施；开展装置对标，燃料气消耗纳入计划定额管理。

第五，及时跟踪和处理。计量管理中心指派专人定期现场检查新上质量流量计，旬、月现场抄表跟踪并会同工艺人员查找分析，发现问题及时联系厂家处理。

通过上述工作，质量流量计数据较真实地反映了各装置燃料气的使用情况，得到了装置和相关部门的认可，为装置节能降耗和优化操作提供了计量依据。

3 使用中存在的问题

3.1 流量计入口被堵。有一台质量流量计（管线管径DN150、流量计通径DN100）流量指示8.8 t／h，流量计入口压力0.45MPa，出口压力0.1MPa，而改走旁路时出、入口压力均为0.43MPa。

隔离拆下该流量计，检查发现流量计入口处被杂物堵塞；处理后重新安装、进行零点标定，流量指示6.5 t／h，且流量波动平稳。

3.2 燃料气带液。在冬季，质量流量计出现指示数值大，与生产工况不符，平时用量为1.1 t／h，突然指示为1.8 t／h；关闭上下游阀门，进行零点标定，流量计报警提示：零点过大，无法进行零点标定；同时质量流量计显示的燃料气密度也变大。

分析判断在冬季由于气温低、没有伴热，燃料气发生液化。

打开副线阀，关闭该流量计上下游阀，打开排污阀，排出大量液体后重新进行零点标定，未出现警报信息，恢复正常。

因此，对于含有水汽或杂质的燃料气，流量计应装在上方的管线上，旁路走下方，这样可避免水汽冷凝或杂质带来的影响；同时加装伴热管线，定期排液。

第三，零点不稳，标定零点困难。流量计指示波动大，关闭上、下游阀，对流量计进行零点标定，流量计显示报警：零点不稳定，不能进行零点标定。

出现零点不稳可能有两方面的因素：一是介质形成气液混合体，状态不稳，波动大；二是存在现场电磁干扰或机械振动。

现场反复关闭上、下游阀门，检查零点，判断介质是否稳定；检查地线连接可靠与否，降低电磁干扰影响；再进行零点标定，恢复正常。

第四，流量在零和满量程间跳动。运行中，有一台质量流量计指示流量在零和满量程间跳动，严重偏离生产实际。

出现流量跳动可能有两方面的因素：一是介质压力、流量不稳，波动大；二是夹带液体，形成气液两相。

检查该表安装情况，发现流量计口径小，怀疑流速偏高。打开副线降低流量，结果流量指示稳定；打开排污阀排放液体后，指示恢复正常。

第五，传感器的激励线圈不启动。有一台质量流量计安装，通电调试完成后，投入运行时流量计无指示。

对流量计的安装形式、传感器和变送器之间的接线、变送器的参数设置、电源逐一进行检查，均不存在问题。用手感觉传感器有流量通过，但没有启动迹象。

用万用表测量电源，示值为23.5 V。用干电池作为电源进行试验，发现传感器的激励线圈需要近30V才能启动，这样找到了流量计不指示的原因。原来是给流量计供电的电源经过DCS后电压变低，致使传感器的激励线圈不能启动。

解决方案是重新放专线给这台质量流量计供电；实施后，流量计运行正常。

4 做好质量流量计的正常维护

4.1 定期检查流量计零点。确认流量计零点示值小于零点稳定度，记录流量计零点、工作条件、环境条件参数，同历史记录数据比较，确定流量计的零点长期稳定性和潜在的影响因素；新投用的质量流量计，一至三周内每周检查一次；以后每季度做一次。

4.2 检查流量传感器。流量计在现场使用，会受到腐蚀性气体、潮湿或粉尘等腐蚀或损坏传感器接线口处的密封、接线端子，造成流量计不能正常运行。

4.3 定期全面检查。从传感器的外观、安装牢固程度、工艺管线的振动、变速器和显示仪的指示，发现问题及时处理，保证流量计的计量特性。

4.4 定期检定、校准和比对，确认质量流量计的运行是否可靠。

4.5 质量流量计在使用中应进行小流量切除，要定期检查所设置的参数，查看参数是否发生变化，以保证燃料气计量准确。

4.6控制流速，正常保持在＜100m／s，最好工作在50m/s；高流速产生的噪声影响计量准确性和重复性，会严重磨损一次件测量管，从而降低流量计的使用寿命。

4.7 加热炉燃料气消耗大小与炼厂燃料气组分变化十分密切，在质量流量计指示值偏高或异常时要及时考虑炼厂燃料气组分变化带来的影响；由于无法实现在线组分采集，必要的化验采样和分析频次是必要的。

5 综上

实践表明：按规范要求设计、安装，做好日常检查、维护，及时处理异常情况，国产质量流量计用于燃料气准确计量是可行的；相对进口超声流量计，也是经济的。

[1]肖素琴，韩原义.质量流量计[M].北京：中国石化出版社.

TH814

A

1671-0037（2014）05-92-1.5

鲍春林（1965.7-），男，本科，工程师，研究方向：计量管理工作。