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1.概況
蒸汽是各生產(chǎn)企業(yè)的重要的二次能源之一，有的直接參與化學(xué)反應(yīng)，但多數(shù)是用其熱能。企業(yè)在談?wù)摴?jié)能降耗一般會(huì)先想到“蒸汽"。從眼前本單位利益出發(fā)，降低生產(chǎn)成本需要降低蒸汽損耗；從大處想，我國(guó)能源短缺，更需要降低各種能耗。談?wù)摴?jié)能降耗，應(yīng)首先想到是能源的“計(jì)量"，只有有了準(zhǔn)確計(jì)量，才有資格說(shuō)節(jié)約了多少能源。在蒸汽計(jì)量方面，現(xiàn)狀如何?中石化一些大型企業(yè)做得怎樣?
燕山石化公司是國(guó)家特大型企業(yè)，在這個(gè)大型企業(yè)里，能源計(jì)量管理方面的任務(wù)相當(dāng)繁重，以1990年的數(shù)據(jù)為例說(shuō)明。全公司一級(jí)(各廠際之間的)計(jì)量?jī)x表共有523套，其中蒸汽系統(tǒng)的計(jì)量?jī)x表84套，占公司一級(jí)計(jì)量表的l6％。燕化自備電站和部分產(chǎn)汽生產(chǎn)裝置合計(jì)，每年產(chǎn)汽量約一千萬(wàn)噸(其中本公司內(nèi)消耗985萬(wàn)噸，對(duì)外供15萬(wàn)噸)，面對(duì)的耗汽用戶是國(guó)營(yíng)、集體和個(gè)體數(shù)十個(gè)企業(yè)，數(shù)百個(gè)用戶。其蒸汽量是如何計(jì)量和管理的呢?
對(duì)比較大型的用戶，各生產(chǎn)廠的蒸汽管理主要是由公司動(dòng)力處和調(diào)度處管理，所用計(jì)量器具是各生產(chǎn)廠自己管理，發(fā)生計(jì)量糾紛由公司計(jì)控處負(fù)責(zé)仲裁處理。對(duì)于地方小企業(yè)用戶，由燕化公司水電汽管理所負(fù)責(zé)簽合同處理計(jì)量器具的選用，由于孔板測(cè)量技術(shù)發(fā)展成熟，有相應(yīng)的國(guó)標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)作支持，本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，耐高溫性能和抗振性能好，所以對(duì)于大中型管道，如Dg200mm以上管道，多是采用孔板差壓式流量計(jì)，尤其是高壓過(guò)熱蒸汽，全部是采用孔板差壓式流量計(jì)。對(duì)干中小管道，一般在Dg100以下，除了孔板差壓式以外，渦街流量計(jì)使用數(shù)量越來(lái)越多。而對(duì)于更小的用戶，管徑在Dg50mm以下的，多為渦街流量計(jì)和分流旋翼式流量計(jì)。具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

對(duì)于各廠生產(chǎn)裝置內(nèi)及車(chē)間級(jí)的蒸汽測(cè)量及計(jì)量，也多是采用孔板差壓式流量計(jì)。除了上述流量計(jì)之外，也有用阿丑巴等流量計(jì)的?？偟臄?shù)量有數(shù)百臺(tái)，不再細(xì)說(shuō)。
從計(jì)量管理角度，燕化公司根據(jù)“GB17167-83"規(guī)定，明文對(duì)蒸汽測(cè)量系統(tǒng)提出如下要求：廠際蒸汽計(jì)量系統(tǒng)要有溫度和壓力補(bǔ)償環(huán)節(jié)；對(duì)其系統(tǒng)測(cè)量誤差要求：過(guò)熱蒸汽計(jì)量系統(tǒng)誤差不大于±2．5％；飽和蒸汽計(jì)量系統(tǒng)誤差不大干±4％。
2.蒸汽計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行情況
關(guān)于蒸汽流量計(jì)量，燕山石化公司各廠際之間，多次因計(jì)量不準(zhǔn)，供需雙方發(fā)生計(jì)量糾紛。近幾年隨技術(shù)進(jìn)步、計(jì)量器具產(chǎn)品質(zhì)量的提高和加強(qiáng)了蒸汽系統(tǒng)的管理，大多數(shù)的蒸汽計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行正常能夠正常運(yùn)行的測(cè)量系統(tǒng)，一般都是領(lǐng)導(dǎo)重視，工程技術(shù)人員精心設(shè)計(jì)，認(rèn)真選型，成套性完善齊全，投入較大。如采用計(jì)算機(jī)管理、帶壓力溫度補(bǔ)償、變送器選用的精度較高、系統(tǒng)帶小信號(hào)切除、隨時(shí)跟蹤測(cè)試計(jì)算、自動(dòng)打印日?qǐng)?bào)、月報(bào)等功能。但是對(duì)一些中、小用戶，如采用分流旋翼式流量計(jì)的問(wèn)題較多。系統(tǒng)測(cè)量精度不高，故障率高，甚至用不到一個(gè)采暖期就損壞等。
2005年7月25～29日，于杭州“蒸汽準(zhǔn)確計(jì)量技術(shù)研討會(huì)"上了解到，全中石化系統(tǒng)乃至冶金、熱電等系統(tǒng)，蒸汽計(jì)量狀況大同小異，有的單位更差些：如有的單位“供需雙方偏差達(dá)45％，偏差在20％以上是經(jīng)常的事，分析原因，有的是孔板流量計(jì)運(yùn)行十多年從沒(méi)有檢查清洗；有的在一根管線上，有三、四種計(jì)量方式(至少裝有三、四臺(tái)流量計(jì))，數(shù)據(jù)不一致"。
3.存在問(wèn)題及應(yīng)采取的對(duì)策
由于蒸汽系統(tǒng)溫度較高，飽和蒸汽又易變?yōu)槠⒁簝上嗔?，相比之下測(cè)量難度大，甚至無(wú)法測(cè)量。因此對(duì)蒸汽測(cè)量系統(tǒng)的要求就高一些，有些計(jì)量器具滿足不了它的要求。
從處理燕化石化公司內(nèi)部計(jì)量糾紛情況看。從1993年4月至1995年4月兩年時(shí)間內(nèi)收到“申請(qǐng)仲裁書(shū)"12件，其中蒸汽計(jì)量糾紛有5件，占整個(gè)公司計(jì)量糾紛的41．7％，占的比重是很大的。如果統(tǒng)計(jì)到1998年4月，5年內(nèi)共收到25件計(jì)量糾紛，蒸汽計(jì)量糾紛仍為上述5件(這三年出現(xiàn)的蒸汽差量均在下邊協(xié)商解決了)，所占比例為20％，說(shuō)明近幾年蒸汽計(jì)量工作有所改善，但是此數(shù)也不小。產(chǎn)生計(jì)量糾紛的原因是什么呢?通過(guò)數(shù)次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，歸納有三條：一是計(jì)量器具方面的原因；二是管理方面的原因；再就是人為因素?，F(xiàn)就計(jì)量器具方面原因分析主要有以下幾個(gè)問(wèn)題：
3．1蒸汽計(jì)量器具的性能有待提高。選型范圍有待擴(kuò)寬
根據(jù)我公司蒸汽計(jì)量采用孔板差壓式流量計(jì)較多，特別是七十年代建的老裝置中，可以說(shuō)絕大多數(shù)為此類儀表。該類計(jì)量器具存有一定的弱點(diǎn)：它的量程比小，一般為3：l；若運(yùn)行在30％流量刻度以下時(shí)，其精度下降較大I運(yùn)行工況條件離開(kāi)原設(shè)計(jì)條件，測(cè)量誤差會(huì)增大I再如孔板檢測(cè)系統(tǒng)中部件多，引壓管系統(tǒng)易堵，易漏、易凍、易汽化等特點(diǎn)，造成儀表一次安裝工程量大，費(fèi)用高；維修工作量亦大；孔板為節(jié)流型壓損大，長(zhǎng)期運(yùn)行耗能大，費(fèi)用高；長(zhǎng)期運(yùn)行中孔板幾何尺寸變化，銳角變鈍(銳角要求r=0．
0004d，而有關(guān)專家試驗(yàn)后公布，運(yùn)行的頭二或三年中每年磨損半徑r增加0．04ram，而五、六年之后才趨向穩(wěn)定由于銳角變鈍，孔板流量系數(shù)會(huì)變小!)；甚至有的孔板在開(kāi)停車(chē)過(guò)程中，由于蒸汽管道中易存冷凝水，開(kāi)停蒸汽管道過(guò)程中產(chǎn)生水垂，致使孔板變形，甚至變成喇叭口。所有這些都說(shuō)明，孔板差壓式蒸汽流量計(jì)很難保證其原設(shè)計(jì)測(cè)量精度。雖然目前已出現(xiàn)孔板、變送器一體化產(chǎn)品，二次儀表也已微機(jī)化、智能化，使孔板量程比可提高到10：1。但是孔板本身銳角會(huì)變鈍造成流出系數(shù)變化，使測(cè)量誤差增大尚不能克服改善盡管已有鈍化的孔板產(chǎn)品出現(xiàn)，但其相應(yīng)的鈍化標(biāo)準(zhǔn)及其檢測(cè)器具配套尚待完善，再者它屬于非標(biāo)準(zhǔn)孔板，應(yīng)經(jīng)過(guò)逐臺(tái)檢定，才可用于計(jì)量。標(biāo)準(zhǔn)孔板運(yùn)行、磨損幾年后，應(yīng)檢定測(cè)出新的流出系數(shù)，才可保證其測(cè)量準(zhǔn)確度。但是目前無(wú)有這方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)。
隨著機(jī)加工技術(shù)的提高和進(jìn)步，采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴節(jié)流裝置的越來(lái)越多，如45萬(wàn)噸乙烯改造中，在D200mml；AL上管道的氣體和蒸汽測(cè)量出現(xiàn)六套標(biāo)準(zhǔn)噴嘴(30萬(wàn)噸乙烯中一套也無(wú)有)。它zui大的優(yōu)點(diǎn)是比標(biāo)準(zhǔn)孔板壓力損失小。缺點(diǎn)是加工制造難度大，檢驗(yàn)技術(shù)高難度大，也存在運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間后檢定的問(wèn)題。
隨著儀表制造技術(shù)的提高，耐高溫的渦街流量計(jì)、阿丑巴(均速管之類)流量計(jì)等在蒸汽系統(tǒng)測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越多，但是它們也各有各的弱點(diǎn)，像渦街流量計(jì)它耐高溫只能達(dá)到200℃多度，對(duì)320℃以上的蒸汽系統(tǒng)使用渦街流量計(jì)尚缺乏經(jīng)驗(yàn)，何況它測(cè)量要求的雷諾數(shù)比孔板差壓式流量計(jì)高出一倍，其更大的弱點(diǎn)是抗振性能差。阿丑巴、彎管等之類的流量計(jì)所產(chǎn)生的差壓信號(hào)值較低，給差壓信號(hào)檢測(cè)帶來(lái)一定難度。這些流量計(jì)都屬于強(qiáng)檢計(jì)量器具，應(yīng)全部走周期檢定，目前尚有難度?？傊m用蒸汽計(jì)量的檢測(cè)儀表的性能還應(yīng)大力提高和改進(jìn)，適用蒸汽計(jì)量的計(jì)量器具的選擇余地還應(yīng)再擴(kuò)寬。
3．2蒸汽計(jì)量表的檢定
蒸汽計(jì)量表的檢定目前尚不完備，是制約蒸汽計(jì)量工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。以蒸汽為工作介質(zhì)的“蒸汽流量計(jì)量檢定裝置"在煙臺(tái)、廣州、蘭州等地都出現(xiàn)過(guò)，由于這種裝置浪費(fèi)能源、難以操作、檢定精度低、費(fèi)用高，無(wú)發(fā)展前途，堅(jiān)持下來(lái)的沒(méi)有。正因蒸汽流量計(jì)無(wú)處檢定，應(yīng)走周檢的渦街、阿丑巴、分流旋翼式等流量計(jì)，也難以實(shí)現(xiàn)。這里提到蒸汽計(jì)量檢定裝置有它的不足之處，將陸續(xù)退出歷史舞臺(tái)，代之興起的是用壓縮空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)的檢定，這是方向。但是它還有待研究完善。目前看，這方面的資料、數(shù)據(jù)還太少，更無(wú)有什么標(biāo)準(zhǔn)可依。無(wú)論是從理論上還是實(shí)踐數(shù)據(jù)上，還應(yīng)作大量的實(shí)踐工作，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化。
就用壓縮空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)的檢定的問(wèn)題，插一段燕山石化公司在這方面工作：筆者1982年參加化工部系統(tǒng)流量測(cè)量技術(shù)交流會(huì)，會(huì)上交流一篇“淺談?wù)羝髁坑?jì)的標(biāo)定"(后改為“介紹一種蒸汽流量計(jì)的標(biāo)定方法"，刊登在1983年的煉油化工自動(dòng)化雜志上)。1989年燕化公司計(jì)控處自己設(shè)計(jì)一套蒸汽流量計(jì)量檢定裝置，是利用中壓過(guò)熱蒸汽(名義下壓力為1．5Mpa，溫度為250℃)，經(jīng)過(guò)檢定裝置后，降為0．3-0.5Mpa的低壓蒸汽作為罐區(qū)裝置伴熱和采暖用。同時(shí)引進(jìn)工藝雜用風(fēng)(即壓縮空氣)。標(biāo)準(zhǔn)是音速噴嘴。擬對(duì)同一臺(tái)蒸汽流計(jì)，用不同介質(zhì)進(jìn)行檢定，找出空氣代蒸汽的規(guī)律，zui終成為氣(汽)體流量計(jì)量檢定站。設(shè)計(jì)完后，首先請(qǐng)國(guó)家計(jì)量院等單位的專家審核，定案后干1990年開(kāi)工興建，建成后試壓、吹掃，送汽試運(yùn)行完成后，即將試驗(yàn)、測(cè)試數(shù)據(jù)，以便請(qǐng)計(jì)量院專家做技術(shù)性能測(cè)試檢定和請(qǐng)市局授權(quán)。然而，因30萬(wàn)噸乙烯改造為45萬(wàn)噸用地，立即拆除搬遷。由于各種原因至今未能建成投用(現(xiàn)仍在積極活動(dòng)爭(zhēng)取早日投用)。1994年筆者完成一篇“淺議以壓縮空氣代替蒸汽對(duì)蒸汽流量計(jì)
進(jìn)行標(biāo)定"的文章，95年在大慶全國(guó)流量專業(yè)技術(shù)交流會(huì)上交流，并被推薦到1996流量專業(yè)委員會(huì)召開(kāi)的流量技術(shù)研討會(huì)上，文章被收錄到“96流量專業(yè)技術(shù)研討會(huì)論文集"內(nèi)。該文從流體力學(xué)角度出發(fā)，利用其相似原理，即兩種流體的流束幾何相似，雷諾準(zhǔn)數(shù)相同，流量系數(shù)相等的原理，并以等體積法或等密度法，推算出空氣和蒸汽二者量的關(guān)系，說(shuō)明以壓縮空氣代替蒸汽檢定蒸汽流量計(jì)是有理論依據(jù)的。
國(guó)外在以空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)標(biāo)定進(jìn)行到什么程度，問(wèn)過(guò)不少成權(quán)及商社，均得不到滿意的答復(fù)。直到今天我仍是有機(jī)會(huì)就向諸位專家、和國(guó)外大的蒸汽流量計(jì)儀表廠商咨詢，“有無(wú)有同一臺(tái)流量計(jì)分別用空氣和蒸汽檢定的數(shù)據(jù)"?“用空氣檢定某流量計(jì)誤差為X，用來(lái)測(cè)量蒸汽時(shí)誤差會(huì)是多少"等問(wèn)題，均沒(méi)有得到肯定的回答。
插入上一段內(nèi)容的目的，是想說(shuō)明，目前蒸汽流量計(jì)檢定是阻礙蒸汽準(zhǔn)確計(jì)量的主要障礙!目前距用空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)檢定，還有一段距離!國(guó)內(nèi)，現(xiàn)實(shí)中也聽(tīng)說(shuō)有用空氣作介質(zhì)檢定蒸汽流量計(jì)的，如某分流旋翼式蒸汽流量計(jì)制造廠，稱其產(chǎn)品是請(qǐng)某檢定站逐臺(tái)檢定，精度準(zhǔn)確可靠，問(wèn)其流量計(jì)安裝到不同壓力和不同溫度蒸汽管道上應(yīng)用，誤差是多少?回答是在空氣裝置上優(yōu)于4％，測(cè)量蒸汽也在這個(gè)誤差范圍之內(nèi)。后來(lái)我了解到這家檢定站是用微壓一幾十毫米水柱壓力的空氣做介質(zhì)給檢定的。試想分流旋翼武蒸汽流量計(jì)一路走高溫高壓汽，一路(IML)走冷凝水，而用微壓空氣檢定的誤差就是走蒸汽的誤差能說(shuō)得通嗎?為了搞好蒸汽的計(jì)量，建議國(guó)家有關(guān)部門(mén)投資搞好此項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)和建標(biāo)工作。具體作法是國(guó)家有關(guān)部門(mén)投資、立項(xiàng)，與有條件的企業(yè)結(jié)合(不能再搞浪費(fèi)型蒸汽標(biāo)準(zhǔn)裝置)，選用數(shù)種類型、數(shù)種規(guī)格的蒸汽流量計(jì)，利用蒸汽和空氣兩種介質(zhì)進(jìn)行檢定對(duì)比。在掌握有一定數(shù)量(當(dāng)然越多越好)的實(shí)踐數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)、歸納出某種公式或某系數(shù)及其誤差范圍后，召開(kāi)具有一定級(jí)別的鑒定會(huì)進(jìn)行鑒定，成熟的
話就可推廣應(yīng)用直至建立節(jié)能型的以空氣代替蒸汽檢定蒸汽流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置欲想提高蒸汽的計(jì)量準(zhǔn)確度，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，盡快實(shí)現(xiàn)以空氣代替蒸汽進(jìn)行蒸汽流量計(jì)的檢定，應(yīng)是*。