新一代德尔塔巴流量计和传统差压式孔板的比较

 

0引言

2013年11月，在河北兴华钢铁有限公司(以下简称兴华钢铁)能源管控中心系统项目《以下简称EMS)能源计量仪表改造设计调研工作时，发现兴华钢铁能源计量方面基础薄弱，特别在高炉煤气、转炉煤气计量上出现数据不准确、运行状态极其不稳定，少数连续用煤气点还没有计量仪表，而且部分需新增计I.仪表测I,-141点缺少相关工艺参数。由于高炉煤气、转炉煤气在冶金钢铁企业中是非常重要的能源介质，而且煤气平衡在EMS系统中至关重要，它们分别由炼铁高炉炼铁、炼钢吹炼产生的，高炉煤气、转炉煤气计量仪表的好坏程度直接影响高炉、转炉、加热炉等生产工艺操作，在能源介质煤气的综合平衡、零放散有效利川、降本增效等节能环保方面作用突出。同时由于冶金钢铁企业连续不问断生产作业的特点，煤气发生设备、煤气输送主管网以及主工艺单元，这些都是造成在煤气管道上安装计量仪表设备的难度大、维护特困难的重要因素。因此，在煤气计量仪表设备的选型中，如果还继续选择传统差压式孔板，不能解决实际现场改造问题。而新一代先进测量技术的德尔塔巴流量计，它不仅可以在煤气管道不停气、不断管的情况下在线安装，而且几乎没有管网压力损耗。

 

I计量现状

    目前，兴华钢铁在用的20套煤气)一级计量仪表，由于安装投产并使用时间长、维护难度大等因素造成仪表测量数据不准确;另外还有10套重点耗能设备、生产线以及工序没有安装计***仪表，这部分缺失的计量仪表影响全厂范围高炉煤气消耗使用量、煤气平衡调度方案的评估与制定。因此此次项目设计根据实际调研情况予以新增或更换计量仪表进行改造完善。

    此外，包括兴华钢铁在内的国内钢铁企业在高炉煤气、转炉煤气乃至焦炉煤气汁量上，还是在大量地使用常见的孔板。孔板技术虽然已成熟很多年了，但一直存在很多缺陷。煤气管道管径大，一般管径范围在DN800一DN2 000 n，川，大口径孔板设备费用昂贵、安装直管段要求高，煤气净化设施效果不佳造成煤气粉尘多、湿度大，孔板受生产节奏等原因而不能停产停气安装。因此，我们在兴华钢铁EMS实施仪表改造设计中，DN800 nun以上管径煤气系统中选型采川德尔塔巴流量计为***佳方案。德尔塔巴流量计检测杆虽然自带防堵塞设计，但还考虑在个别粉尘特别多、湿度很大的煤气计量点增设自动反吹扫装置和检测杆内置加热系统。以下我们将从其组成结构、吹扫装置、内置加热系统和性能特点加以展开描述。

 

2德尔塔巴流量计

2. 1组成结构

    德尔塔巴流量计由多孔取压口检测杆、变送器(差压变送器或多变量变送器)、连接装置(球阀或法兰)、反吹扫装置、反吹阀、三阀组等组成，其工作原理不在此作赘述。德尔塔巴流量计本身系统结构大致如图1所示。

    德尔塔巴流量计配备差压变送器测量煤气的流量差压信号，另外配备压力变送器测量煤气的压力信号，配备热电限测量煤气的温度信号，再通过流量积算仪采集差压、压力、温度信号进行流量计算，再比较标准压差、压力、温度信号后对计算结果进行计算修正，达到温度、压力补偿效果，并***终通过通信将所需信号上传至EMS系统数据库服务器，在能源中心大厅大屏幕上煤气能源潮流图画面投放显示出流量计算结果。

 

2.2安装与维护

    根据德尔塔巴流量计要求，对低压空气、水、煤气、蒸汽等能源介质在线安装或拆卸时，不光要求能源介质满足温度t-<120℃、压力P52.5M Pa，而且对于仪表施工单位首次安装德尔塔巴流Rf计时，仪表生产设备商提供在线开孔设备，必要时提供现场指导安装服务。另外，安装附件中带有套管、球阀等连接装置，可以利用球阀连接装置在线安装、在线插拔德尔塔巴流量计检测杆进行在线安装与维护。德尔塔巴流量计安装示意图如图2所示。

 

2.3自动吹扫装置

    在含水分、尘埃、杂物颗粒多的脏、湿煤气中，减少日常仪表维护工作量可以考虑使用在线吹扫设备。自动吹扫装置由一个串联在德尔塔巴流贫计的检测杆与变送器之间的专用系统组成。该系统设备含空气过滤减压阀、电磁阀、时间继电器、空气开关、压力等级为0.5一0. 8 MPa的清洁工业气源(如:压缩空气、低压氮气N 2 )，本装置吹扫时间间隔可以在0.5 -24 h自行选择，每次吹扫时间在5一20s不等，根据实际应用过程中进行设置和调整，但短时间的吹扫都基本上对测a结果影响极小。

 

2.4检测杆内置加热系统

    在德尔塔巴流量计检测杆内置一套电阻丝加热系统，供电电源在配套流量积算仪保护箱内断路器提供220 VAC，加热系统在停车检修维护的情况下可保证检测杆上前后、左右取压孔不会被N.气、粉尘结冰堵塞。

 

2.5性能特点

    (1)德尔塔巴流量计位于管道中心线的检测杆***大可测风速150 m/s,覆盖大范lw所测区问，量程比大100:10

    (2)高性能在线插拔型德尔塔巴流址计，不优越的尘埃、大颗粒杂物防堵设计，而且也有灵活的在线开孔安装、检修插拔装置，极人缩短仪表改造施工周期。   

 (3)配备流量积算仪具备温压补偿后输出4-20 mA流量信号，也有远距离传输RS485通信串口，适应全厂范围EMS系统能源计址数据采集需求，还具流量上限、流量下限报替功能、小信号干扰切除、保存流量数据功能，煤气瞬时流量、压力、温度、补偿后瞬时流fit和累计流II通过通信上传能源中心后，方便了能源中心大厅调度员、管理员在远程计算机画面上对煤气流Irk进行操作与监控。

 

3  EMS系统介绍

    EMS系统是一个集全厂公辅设施与贡要工艺单元的过程监控，全厂级的能源管理与能源调度，并以计算机网络技术为基础的一体化信息监控系统。能源数据的采集为EMS系统提供基础数据支撑，其中能源计量数据则为重要的组成部分之一。另外，钢铁企业的能源介质非常多，但主要有电、煤气、天然气、蒸汽、氧氮氨、压缩空气、水等，此部分计量仪表设备选择显得尤为重要，对于煤气计量仪表设备选择则又是重I!,之重，因此本文阐述了一个关于煤气计量仪表设备选型的***佳方案。

    EMS系统主要由现场计Art仪表、能源设备、星型子网站点、工业主环网站点、中央网络服务器、能源中心大厅大屏幕及机房系统等构成。能源计l就是分布在这个庞大的网络上的星星点点状数据，这些基础能源数据是整个系统***重要的数据支撑之一。目前冶金钢铁企业能源介质管网上计量点分散并且现场工作环境恶劣、复杂，根据各厂情况制定合理的能源计量方案，多数计量仪表以RS485-Modbus标准通信协议方式接人EMS采集站点通信网关设备中，少数仪表以4一20 m A方式接人EMS采集站点模块设备中，再通过网络上传至EMS系统‘I，央服务器。EMS按照分散i I-量、集中采集的原则，实现对能源计量实时数据的远程自动采集与监控。

    能源管控中心的建立对能源系统的统一调度、优化能源管理流程、减少煤气等的放散、减少能源系统运行管理成本、提高劳动生产率将起到十分明显的促进作用。

 

4应用效果

    2014年5月，兴华钢铁在发电、烧结、高炉热风炉、高炉铁水包烘烤、炼钢大包烘烤、连铸中间包烘烤、回转窑、烘干机处共安装20套德尔塔巴流量计。通过半年的试运行和生产运行，公司主管部门能源中心、机动处与各分厂仪表科根据检测均认为煤气测***的流量数据准确、可靠与稳定，且在线安装、施工与维护、检修时都很方便，大大缩短了兴华钢铁高炉煤气计量实际改造的时间期限需求。

    德尔塔巴流***计在安装、试用到实际生产运行期问中已主要表现出以下几个具休方面优点:

    (1)节能降耗效果突出。流量计测I元件的检测杆的本体材料选择直径20mn，的316L材质不锈钢，在截面积很小的管道中也不会产生压力的损失，管道动力能耗几乎可以忽略不计，有着明显的节能降耗效果，而且仪表本身运行很稳定，低成本维护。

    (2)可靠性能好。德尔塔巴流量计在测量过程中，在检测杆的导压管内部中不产生流体流动.粉尘颗粒物等不会轻易进人，使得流量测量可靠。

    (3)安装工作量小。经EMS项目实施过程，项目管理人员现场实测:仪表生产商现场安装指导技术工程师在安装措施准备好的情况下，积极配合仪表施工单位在线开孔需要5min,焊接检测杆套管8 min，安装三阀组或五阀组2min，安装德尔塔巴流里计配套的差压变送器3川in，接线2min,整个过程大约只需20 min即完成了仪表的安装。

    (4)防堵方面优。检测杆取压孔均为8nm，以上，尘埃颗粒物不宜堵在里面，对于预防大颗粒杂物堵寨取压孔，***好的备选解决方案是连接一套定时自动反吹扫装置。

    (5)与之配套的流量积算仪具备智能一体化，不仅仅能显示瞬时流量、压力、温度、补偿后瞬时流量、累计流***等参数，同时具备远程RS485通信、网络传输以及与计算机连接打印功能。EMS系统可以通过菊花链式串接多套计量仪表方式，RS485通信接入EMS系统采集站点通信网关设备中，***后上传能源中心实时数据库服务器中，为煤气实绩报表、能源消耗、成本考核、历史趋势、能源平衡及模型预测分析提供***重要软件平台开发的基础数据。