弯管流量计在企业节能上的应用

2014-04-06姜昕大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司第九大队

石油石化节能 2014年7期

姜昕（大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司第九大队）

自从1913年库科列夫斯基提出利用内外凹凸面形成的压差测量水流量的理念，弯管流量计的概念就开始初步形成。经过几代人不断实验努力，弯管流量计现已成为一项测量流体流量的关键性技术。其凭借自身结构简单、高温环境下可持续工作、对于脏污和易堵塞流体的精准测量和无阻力损失的工作特点，使得其在石油化工等工业领域的节能生产上得到了广泛的应用。传统的流量计（如孔板流量计和涡轮流量计）在测量中都存在着很多不足之处比如测量成本高、耐腐蚀能力差和压力损耗。而像石油化工等这类企业的测量对象正是一些酸碱性比较高的流体，因而传统的流量计就难以满足这种计量要求。因此工业上急需一种更加优异的流量计来解决以上的问题，弯管流量计也就是在这种实际需要的情况下诞生的，其在工业节能生产领域有着广阔的应用前景[1]。

1 弯管流量计的工作原理

弯管流量计的流量测量传感器是一个90度的直角弯头，是靠流体流过弯头时所产生的惯性离心力，造成弯管曲处的内外壁附近的流体压力不同，通过对内外侧的压力差来检测流体流量。弯管流量计的传感器无任何的插入件和节流件。通过对压力差的数值与流体的运动速度及密度的分析，发现三者之间表现出一种函数关系。因此只要准确测出压力差的大小就可以比较准确的计算出流量值。

弯管流量计的设计构成主要包括三个部分，即：差压变送器、二次仪表和流量传感器。弯管流量传感器是弯管流量计工作的核心部件，其基本原理就是运用了流体做圆周运动时在传感器的内外侧产生一个压力的差值，并通过差压信号传输出去。其构成简单明了，整个工作的过程中没有任何的插入件或者节流件。

2 弯管流量计基本特点

弯管流量计有着传统的流量计所无法媲美的优点，综合看来主要有以下几种：

1）弯管流量计构成简单，其实质就是由一个九十度的标准弯头构成。这种结构的优势在于它的成本十分便宜，维护量小且维护起来非常方便。这一点是其他流量计所无法媲美的。

2）弯管流量计的组成包括一次弯管流量传感器、变送器与二次仪表。具有非常好的耐震动、耐腐蚀、耐粉尘、耐潮湿的性能。这使得它可以实现在多领域的全方位应用。例如弯管流量计对于钢铁工业、电力、热电和化工行业的高温蒸汽、氧气、氮气、含油、含水等一系列难以计量或者说计量成本较高的流体进行长时间准确的测量。

3）弯管流量计在使用中由于其无任何的插入件和节流件，这样不仅可以减少那些对传感器有高磨损的流体对其产生的损耗提高了其使用寿命，还可以显著降低流体传送过程中的动力消耗，从而可以实现能源的节约，这对于管径大、流量大的测量对象有着其他流量计所无法具有的优势。

4）弯管流量计采用对称结构的进出口，因此弯管传感器就没有一个固定的方向，从而实现双向测流的目标。如果在生产中锅炉出现问题，由该厂给外网提供蒸汽动力；反之，由电厂给该厂提供蒸汽动力，保证了该厂辅助锅炉的蒸汽平衡，同时也确保了双方互供蒸汽的计量准确度。

5）弯管流量计可采用直接焊接法进行安装。传统环境下流量测量装置现场出现的滴漏等现象是十分常见的，这些问题直接关系到材料浪费和计量准确性等方面的问题，是一直困扰相关企业部门负责人的一个顽疾。流量传感器直接焊接法安装使得这类问题从源头上得以很好的解决。直接安装所需要的技术条件，弯管流量计都可以直接使用。它所具有的多种特点也可以使直接焊接的优点得以充分实现，安装时出现的跑滴漏的问题可以得到很好的解决[1]。

弯管流量计结构简单，在实际运用中凭借着其耐磨损、耐高温和耐潮湿的“三耐”性能使得传统的流量计与它无法比拟。其简单的安装方式也为其在实际操作中为人们所亲睐，它是一种新型的具有广阔发展前景的节能型流量计量仪表。

3 弯管流量计的节能应用

随着弯管流量计技术的不断成熟，其显著的节能效果使得应用的范围不断扩大。无论是在大型的钢铁行业还是在石化行业都得到了普遍的认可。尤其是在一些石油化工行业如何准确的测量高温、高压的气体一直是计量工作人员无法克服的一道难题。而传统的孔板流量计和涡轮流量计存在的耐磨性能低、安装及维护十分困难和不能做到准确测量双向流的缺陷，使得他们在实际应用中不太受到欢迎。

3.1 在油田污水的计量方面的应用

众所周知油田的开发和管理的流程中油田污水的处理是一项基础而又关键的工作。由于工作环境的特有属性使得油田污水的测量有着十分大的难度。主要是因为油田污水中掺杂着很多腐蚀性物质如油、盐碱性物质等，这些物质对流量计的损耗特别大。另外这种污水污染程度高需采用大口径的密封管道进行输送，水流速度也在时刻发生变化，因此传统的流体计量器很难达到令人满意的计量效果。为此，适合油田污水计量的弯管流量计也就应运而生。这种弯管流量计采用的是单片机技术，使得安装的成本下降很多。加上它的结构非常简单，维护起来也很方便。尤其关键的是这种弯管流量计是由流量传感器、差压变送器和二次仪表三个部件套装使用，使得其有着非常高的测算精度。在实际操作中通过反复的对比实验均取得比较满意的应用效果，较好地解决了油田污水计量问题，是一种较理想的油田污水计量设备[2]。

3.2 在天然气流量测算的应用

目前从世界范围内来看天然气的计量器主要就是孔板流量计和涡轮流量计，二者皆属于传统上使用的计量器。前一种计量器其优点是标准化程度较高，实际应用上比较简单可靠，但是其存在着一系列致命的缺陷，即其在安装过程中必须固定方向使得其无法进行双向测量，而且对安装技术的要求较高。同时由于它的测量方式使得其受到的压损较大，在测量的范围上也有限。而涡轮流量计的设计对于气质的要求偏高。由此可见两种传统的流量计在天然气流量的测量上都是“心有余而力不足”，随着产业扩大化的需求人们迫切希望能够有一种流量计可更好的实现对于天然气流量的测算。

弯管流量计和传统的流量计相比较其安装的工艺简单，安装过程中只需要将弯管传感器直接焊接在弯曲处就可以了。弯管流量计具有的无节流器特点从而可以使处于高压状态下的天然气通过弯管流量计时不会产生任何的压力损失。再加上弯管传感器是直接在管道上焊接的，因而没有移动的零部件，不需要经常更换，从而提高了它的实际使用寿命，日常的维护工作也简单。

更重要的是弯管流量计具有双向计量的独特优点。在实际的生产和日常管理过程中，每年的12月份到来年的1、2月份需要将天然气从天然气的储气库输送到特定的油井当中去。6-8月份则需要一次反向运输。因而要求测量计具有可实现双向计量的性能，因而孔板流量计是无法实现这一目标的。弯管流量计由于其在安装时没有固定的方向，流体在双向运输过程中只要经过弯管传感器，它都可以实现精准计量。这样不仅解决了传统计量器高成本的问题，还使得测算工作更加方便准确。弯管流量计在测量高压天然气方面的突破，成功的解决了天然气测量的这一技术难题，同时也为高压气体计量仪表的早日国产化做出了重要贡献。

3.3 在煤制气计量中的应用

目前国内燃油价格处于持续走高的态势以及煤制气设备技术的不断发展成熟。陶瓷业的窑炉燃料也渐渐的开始转为煤制气。整个行业虽然对于这项技术的使用已经有了近百年的经验，但是长期以来对于煤制气消耗量的测量一直是业界公认的难题，由于煤制气的转化过程中存在着大量的煤焦油，且需要长距离运输，对运输压力要求也比较高。传统的孔板流量计和涡轮流量计显然无法达到这一要求。目前国内的现状是部分企业对于煤制气燃料消耗的统计是用设备摊分的方式进行，这种测算的方式的误差毋庸置疑肯定是非常大的[31。弯管流量计对于以上的测算难题都可以一一克服，首先它的结构简单，无任何的附加压力，对于大压力的长距离运输具有优势，而且耐磨损，耐高压对于煤焦油的测量不存在任何问题。因此运用弯管流量计对煤制气是可以实现精准计量的。随着相关产业对节能减排工作的日益重视，企业计量管理工作就变得日益严格。