威力巴流量计在锅炉补给水超滤反渗透系统中的应用

第 5 2卷第 1 期 2 0 1 6 年 2 月 石油化工自动化 AUTOMAT1 0N I N P ETR( ) _ CHEMI CAL I NDUS TRY Vo 1 5 2 。No 1 F e b r u a r y ，2 01 6 威力 巴流量计在锅炉补给水超滤 反渗透系统 中的应用 周根来， 余胜 ( 华电水务工程有限公司， 北京 1 0 0 1 6 0 ) 摘要 ： 基于锅炉给水超滤反渗透装置的组架特点， 选择威力巴流量计用于测量进水、 产水流量。详细介绍了该流量计的工作 原理、 设计 特点及 安装注意事项 。根据实 际应用案例分析 了该流量计 出现误差的原 因， 包括安装不规范、 管道材质变化 等， 并提 出了有效 的解决 方案， 现场 重新安装后该流量计 的准确度及精度都能够满足工艺运行的要求 。 关键词： 威力巴流量计工作原理安装误差 中图分类号： T HS 1 4 文献标志码： B 文章编号： 1 0 0 7 7 3 2 4 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 0 7 8 0 2 火电厂锅 炉补给水系统 由原水 预处理 ( 过滤 器) 、 超滤反渗透、 电除盐( 或离子交换) 系统组成。 超滤反渗透系统是锅炉补给水系统中必不可少的 子 系统。 超滤反渗透装置主要性能验收指标 ：单套设 备出力、 回收率和脱盐率。单套设备出力指单套超 滤反渗透装置产水量； 回收率指膜系统中给水转换 成产水或透过液的百分 比， 回收率 一( 产水流量 进 水流量) 1 0 0 60 。运行人员需要得到准确 的设备 出力和回收率， 才能保证整个工艺过程安全、 准确、 稳定地运行 ， 这就要求测量进水 、 产水 流量 的流量 计必须能够进行准确的测量 。 目前超 滤反渗透工 艺 系统常用的流量计为差压流量计 ， 不 同测量方式 的差压流量计对前后直管段都有特定的要求 ， 一般 都需要较长的直管段。但超滤反渗透装置采用组 架方式安装， 其特点是阀门管道紧凑， 留给安装流 量计的空间较小， 且直管段很短。华电水务工程有 限公司根据多年实际工程经验， 推荐采用均速管威 力 巴流量计 。 1 工作原理 威力巴流量计应用流体动压原理来测量流量 ， 与其他差压式流量计一样遵循伯努利方程 ： q v C p 式中： 管道内的体积流量( 也可采用质量流 量单位) ； c -_-一流量常数； 差压值。 当流体流过流量计探头时， 在其前部( 迎流方 向) 产生一个高压分布区， 高压分布区的压力略高 于管道的静压。根据伯努利方程， 流体流过流量计 探头时速度加快， 在探头后部产生一个低压分布 区， 其压力略低于管道的静压。流体流过后在探头 后部产生部分真 空， 并且在探 头后部 的两侧 出现 漩涡 。 威力巴流量计探头上开设有按一定规则排列 的多对取压孔， 分别测量管道轴线上流体每点的压 力 ， 在其前部( 迎流方向) 测得流体 的多点全压力即 高压平均值 ( 包括每点的动压力 ， 又称速度压力 和静压力的平均值) ； 低压区的取压孔在其侧壁 ， 测 得流体多点静压力平均值即低压平均值 P 。 。P 与 z的差值 A p反映了流体的平均速度压力， 即平均 流速的大小， 以此可推算出流体的流量。 2 设计特点 1 ) 提高传感器整体强度。威力巴流量计采用 一 体化双腔不锈刚耐磨防腐全金属结构 ， 避免了其 他类型均速管流量计多片式结构带来 的腔室间渗 漏和断裂， 提高了传感器整体强度， 降低了传感器 断裂的可能性， 保证了测量精度并有助于提高传感 器的量程上限。 2 ) 提高测量精度。该流量计在高、 低压区有 按一定准则排布的多对取压孔 ， 取压孔的间距经面 积积分确定 ， 能真实地检测 出通过流体的平均速度 所产生的平均差压 ； 即使直管段不够或流体波动较 大时， 也能较精确测得真实的流量。探头采用特殊 工艺制造的子弹头截面形状， 所受到的牵引力最 小， 能够产生精确的压力分布， 使流体与传感器的 分离点 固定 。探头前部金属 的表面进行 了粗糙化 稿件收到 日期 ：2 0 1 5 0 52 7 ， 修 改稿 收到 日期 ：2 0 1 5 1 22 0 。 作者简介 ： 周根来 ( 1 9 7 2 - ) ， 男 ，1 9 9 7年毕业 于西安石 油学 院， 获 学士学位 ， 现就职 于华 电水 务工程有限公司 ， 从事火力发 电厂热 工 仪表、 分析仪表及控制系统的设计工作， 任高级工程师， 注册 自动 化系统工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 周根来等 威力巴流量计在锅炉补给水超滤反渗透系统中的应用 7 9 处理， 根据空气动力学原理， 流体流过粗糙表面， 形 成一个稳定的紊流边界层， 有利于提高低流速状态 的测量精度， 使得流体在低流速时， 探头仍可获得 稳定精确的差压信号， 从而延伸了传感器的测量量 程下限 ， 保持流量系数的稳定 。 3 )防堵设计。该流量计 刚投入运行 时， 流体 在管道静压的作用下 ， 开始进入探头前部 ( 迎流方 向) 的高压取压孔内腔 ， 迅速达到了压力平衡状态 ， 在探头前部产生了一个高压分布区， 流体及其 中 的颗粒杂质遇到高压 区后 ， 就不再 进入高压 取压 孔 ， 而是绕 道朝 探头 的两边 分流 开离 去 ， 在探 头 的后部形成一种涡流 ， 通常颗粒杂质 在涡街牵 引 力的作用下， 集中在探头的后部， 由于该流量计 的低压取压孔在探头的侧后两边、 流体分离点和 杂质聚集区的前部 ， 从而在本质上 防止 了堵塞 和 涡流产生的信号波动 ， 并 由此产生一个 非常稳定 的低压信号。 4 )高效节能。采用非收缩节流设计 ， 比孔板 的永久压损相比至少低 9 5 ， 是一种高效、 节能的 均速流量探头 ， 能节省大量 的运行费用 。 3 安装注意事项 威力 巴流量计从结构形式上属于插入式流量 计 ， 为不断流取 出结构， 由检测件 、 阀门、 插入机构 和取压装置等部件组成。 安装方式有两种 ：垂直管道安装 ( V 型) 和水 平管道安装 ( H型) 。V型可以安装在水平和垂直 管道 ； H 型如果安装在垂直管道上 ， 两边 的引压管 会产生高度差 ， 有可能影响测量精度。采购时， 若 安装方式没有最终确定 ， 建议选用 V型 。 为了保证达到应有的测量精度， 均速管流量计 在安装的相对位置， 都需要有一定的前、 后直管段， 威力巴流量计的直管段要求是在满足前 7 D后 3 D 时即可达到 0 5 1 0 的测量精度 ， 管道 结构 不同时将会有不同的最低直管段要求。超滤反渗 透装置中流量计安装位置前后只有 1 个弯头， 直管 段不一定都能满足要求， 但威力巴流量计可在弯管 后 2 D处进行安装 ， 修正流体 系数后 ， 能够基本 满 足测量要求， 所以特别适用于超滤反渗透组架内部 管道的流量测量。 测量液体时， 建议一定要从管道下方插人威力 巴流量计 ， 引压管要避免水平安装 ， 要保证每 1 m 长的引压管至少有 8 0 mm的向下梯度。弯曲时弯 曲部分的直径至少是引压管直径的 3 倍， 无锐角弯 曲。差压变送器 的安装位置应低于流量计 ， 并要根 据威力巴计算书中的差压大小来选择合适量程范 围的差压变送器型号。 4 流量测量误差分析及解决方案 该公司某项 目中采 用了 2 1台威力 巴流量计 ， 对锅炉补 给水 超滤反渗透装 置 的流量 进行测量 。 设备安装完毕后， 刚开始对超滤反渗透工艺进水进 行调试时， 现场反 映海水淡化反渗透 入 口流量 、 产 水流量测量值都偏小， 其他测点的流量测量正常。 4 1 误差 分 析 经公司技术人员现场核实 ， 发现现场安装的管 道 口径及材质与设计时参数不 同。海水淡化反渗 透高压泵人 口流量管道设计材质为 C S P P ， 现场 为 S S ； 反渗透装置产水流量管道设计材质为 c s P P， 现场为 UP VC。现场使用 的管道 的 内径大于 设计值 ， 最大流量对应的差压相应要变小 ， 必须重 新计算差压值 。 同时根据现场提供的照片， 发现流量计安装不 规范 ， 主要问题如下 ： 1 ) 前直管段长度不足， 流体流过流量计时并 不是处于最稳定 的状态 ， 导致测量存在误差 。 2 ) 流量计为横向插入， 探头没有在流体的全 截面处测量， 导致测量存在误差。 3 ) 引压管高于流量计 ， 有可能产生集气， 也会 产生误差。 4 2 解决方案 厂家技术人员提出的修改方案如下 ： 1 ) 将整个工艺管道拆下 ， 变换方 向， 保证流量 计探头前面有足够的前直管段 。 2 ) 重新安装流量计时， 要从下向上插人 ， 避免 管道中的气体进入到探头内部 。 3 )引压管从探 头下方 引向变送器 ， 防止引压 管 内集气 ， 影响测量 。 4 ) 因管道内径与设计值不同， 需要重新进行 计算， 并根据新的差压计算值重新设定变送器的 量程。 海水淡化反渗透装置重新启动后 ， 人 口流量、 产 水流量与实际值的误差大幅减小 ， 达到了设计要求。 5结束语 根据对威力 巴流量计测量原理的分析和实际 使用的体会可知： 1 ) 探头的流线型外形对流体 的阻力和干扰最 小 ， 前部的粗糙表面处理和低压取压孔开在两侧流体 分离点前的设计， 保证了探头对小流速测量的准确 生 和防堵陛能， 整体l生能都优于其他的均速管探头。 2 ) 通过了国家法定检测部门认证的流体计算 公式和实际检定， 保证了计算得出的差压值是真实 可信的。 3 ) 在实际应用中， 现场的安装条件要尽量满足 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 0 石油化工 自动化 第 5 2卷 广 告 索 引 封面艾默生过程控制有限公司 封二威卡国际贸易( 上海) 有限公司 封三 重庆川仪十七厂有限公 司 封底伟业( 美国) 有限公司北京办事处 前彩 1 西门子( 中国) 有限公司 前彩 2 上海源冠 自控设备有限公 司 前彩 3 上海一齐电子有限公司 前彩 4 上海瑞控阀门有限公 司 前彩 5 无锡市亚迪流体控制技术有限公司 前彩 6 上海 同欣 自动化仪表有限公司 前彩 7 万兴鸿电子( 深圳) 有限公 司东莞分公司 前彩 8 上海辰竹仪表有限公 司 前彩 9 西安华舜测量设备有限责任公司 前彩 1 O 上海雷迅防雷技术有限公司 前彩 1 1 南京 自控仪表公司 前彩 1 2 北京埃希尔控制技术有限责任公司 前彩 1 3 江苏伟屹 电子有限公司 前彩 1 4 德菲 电气( 北京) 有限公 司 前彩 1 5 深圳市奥 图威 尔科技有限公 司 前彩 1 6 浙江派沃 自 控仪表有限公司 前彩 1 7 美国派斯有限公 司上海办事处 前彩 1 8 深圳计为自 动化技术有限公司 前彩 1 9 西门子( 中国) 有限公司 前彩 2 O MI C ONE X 2 0 1 6 前彩 2 1 浙江伦特机电有限公司 前彩 2 2 无锡科士特安全设备有限公 司 前彩 2 3 西安 东风机电股份有限公司 前彩 2 4 ， 2 5 中石化 宁波工程有限公司 前彩 2 6 杭 州优稳 自动化 系统有限公 司 前彩 2 7 森斯特( 北京) 电子科技有限公 司 前彩 2 8 天津市协力 自动化工程有限公 司 中彩 1 赛默飞世尔科技( 中国) 有限公司 中彩 2 天津市中力防雷技 术有限公司 中彩 3 浙江三方控制阀股份有限公司 中彩 4 天津市中环温度仪表有限公司 后彩 1 重庆川仪 自动化股份有 限公 司流量仪表分 公 司 后彩 2 艾坦姆流体控制技 术( 北京) 有限公 司 内插 1 天华化 工机械 及 自动化研 究设 计 院有 限 公 司 内插 2 天津市中环温度仪表有限公司 内插 3 上海晓秋 自动化工程有限公司 该流量计的基本安装要求 ， 避免因安装问题导致测 量不准。 该流量计在 国外某项 目锅炉补给水系统 中安 装投用运行已经 1 a 多， 准确度及精度都能满足工 艺运行要求 。 参 考文献 ： 1 刘卓辉 浅谈威力巴流量计的现场管理 c 3 2 o o 5 年中国 钢铁年会论文集 北京 ：冶金工业 出版社 ， 2 0 0 5 2 王强， 林涛， 石栋良 一种脉冲式涡街流量计计数检测方法 I J 化工 自 动化及仪表， 2 0 1 3 ， 4 0 ( 0 5 ) ： 5 9 0 5 9 1 ， 6 7 3 3 蔡武 昌， 孙淮清， 纪纲 流量测量仪表方法和仪表的选用 I- M 北京 ：化学工业 出版社 ， 2 0 0 3 纪纲 流量测量仪表仪表应用技巧 M 2 版 北京： 化学工 业 出版社 ， 2 0 0 8 谢林 ， 殷 家云 ， 纪波 峰 ， 等 流量计 直管 段适 用 长度 的探 讨 J 石油化工自动化， 2 0 1 4 ， 5 0 ( 0 5 ) ： 1 1