三级计量网络中发电厂超声波流量计的应用

文章结合发电厂的自身特色, 就超声波流量计在三级计量网络中替代传统流量计量仪表在适应领域、准确性、时效性、性价比和安装工况等方面进行比较, 突出体现了超声波流量计的优越性。

随着经济发展的主题从高速高效向节能环保的转变, 各行各业纷纷提升能源计量管理层次等级, 本钢集团适应经济发展潮流, 在全集团内广泛开展三级计量网络建设。发电厂作为能源密集型企业, 其能源计量网具有介质类型多, 计量点数量多的特点, 是三级计量网络建设的重点单位。在发电厂工艺中, 水处理环节占有很大的比重, 因此水流量计量仪表的安装成为了网络建设的重中之重。

对于老旧产线进行计量仪表安装, 通常可能遇到以下几个问题:

(1) 工艺管道前后直管段不足。

(2) 产线不允许停产安装。

(3) 管线压力等级高, 无法带压取孔。

(4) 管道特殊, 含有衬胶等特别工艺。

(5) 测量介质特殊。

对主流的节流取压仪表, 一般都有前10D后5D的直管段要求, 因为工艺管道形成初期未考虑相应测量点的安装问题, 形成后再改造成本将会提升很多, 有的甚至根本不具备改造条件, 无法安装。

如孔板等传统取压方式仪表, 必须要将管道内的介质完全阻断后才能进行施工, 但是很多时候, 部分工艺管道的停运就意味着整个产线的停运, 对集团化运营的企业来说, 还可能影响到整个系统的能源平衡, 所以是不能允许的。

目前还有很多主流流量仪表是使用微差压测量技术的, 即将测量元件插入测量管道内, 通过扰流产生的测量元件各方位的差压有所不同来进行流量测量。这种安装工艺虽然可以不用对管道进行完全阻断, 但目前国内很多的带压取孔技术都存在一定的压力限制, 并不是在任何情况下都可以安装的, 尤其是在发电厂这种高温高压的情况下, 带压安装不但风险大, 而且成本高。

在发电厂工艺的水处理环节中, 有很多酸、碱腐蚀性介质需要在管道中进行传输, 这要求管道内部必须进行防腐处理, 在有防腐处理的管道上, 靠法兰进行管道连接的居多, 一般无法进行后期加工, 尤其是使用水电焊时, 容易损伤内部涂层, 所以在这种管道上无论是管段安装还是取孔安装, 都有很大难度。

电磁流量计常用的安装方式为管段式安装, 也会遇到前面说到的安装问题, 同时, 电磁流量计在发电厂的应用中, 还有一个很难解决的问题, 就是发电厂用于制造蒸汽的水必须是除盐水, 电导率都很低, 所以, 使用电磁流量计无法准确计量。

上文提到的各类流量计安装问题, 在我厂的三级计量网络建设中都出现过, 为了解决上述问题, 我们实验了多种流量计产品, ***终发现, 使用超声波流量计替代传统仪表是解决此类问题的***佳途径。

首先, 超声波流量计有多种安装方式:管段式安装、插入式安装和外夹式安装。相对来说, 管段式安装成本较低, 适合在水处理等可随时进行阶段性停产的区域进行安装。插入式安装测量精度相对较高, 适用于管网压力不是很高, 具备带压取孔可能性, 且对计量精度要求较高的场合。外夹式安装安装方便, 不受管道直径、结构和管网压力等限制, 在***大限度上满足了现场安装要求。

在我厂的三级计量网络中, 大范围的使用了超声波流量计, 使用其进行水流量计量的好处, 主要体现在时效性好、性价比高、工况要求低等几个方面。

时效性好就是说超声波流量计的安装周期很短。安装一套外夹式超声波流量计算上调试时间只要一个来小时, 而安装其它插入式微差压流量计量仪表, 则需要至少半天时间, 安装孔板流量计需要时间更长, 还有可能需要停产安装。

性价比是指各类型测量仪表在测量相同介质时所体现出的性能与价格的比值。对于完成相同的功能要求, 在达到相同的测量精度的情况下, 其采购成本、安装成本等综合成本的价格越低, 其性价比越高。国内各类型仪表采购价格见表1。

表1 常见流量计价格对比    下载原表

通过上表, 可以发现超声波流量计的采购成本远低于其它品种流量计。在发电厂可使用超声波流量计计量的测点在150个以上, 如果全部使用超声波流量计替代传统仪表, 可节约采购成本300万元左右。

工况要求低是指超声波流量计安装对管道无过多要求, 管径适应范围大, 管内介质无粘度、流速等要求, 而孔板流量计无法测量小管径流量, 微差压流量计测量大管径流量时需要两端加固等, 都限制了其适用范围, 尤其是插入式的安装方式, 对管道内介质的粘度、腐蚀性等必须做出严格要求, 不然极易损伤一次测量元件。考虑到以上因素, 超声波流量计特别适于在水处理产线安装, 因为水处理生产过程中, 涉及到很多盐分, 尤其是浓水, 含盐比例很高, 其它测量元件都十分容易损坏, 外夹式超声波流量计完美的解决了此类问题。

虽然超声波流量计适用范围很广, 但是也不是完全适用于各种工况, 适应温度一直是其一个硬伤。常用流量计优缺点比较见表2。

表2 常用流量计优缺点比较    下载原表

由于一次测量元件用于产生超声波的组件由电子元件组成, 所以注定了其耐受温度必然不能太高。目前, 国内超声波流量计的使用温度上限基本维持在90℃左右, 部分国外进口产品可达到120℃。一旦使用温度限制得到大范围提升, 其在流量测量仪表领域的地位将无可撼动。

综上所述, 在具备安装条件的工况下, 应大力推广使用超声波流量计, 不仅可以大量节约备件采购资金投入, 而且可以***大限度缩短建设周期, 尽早获得计量带来的经济效益。