油田湿蒸汽计量;涡街流量计的技术;涡街信号检测;

油田湿蒸汽计量;涡街流量计的技术;涡街信号检测;

涡街流量计基于卡曼涡街测量原理，主要用于测量工业管道内气体、液体、蒸气等流体的流量，涡街流量计的特点是压力损失小，量程范围大，无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小，可以在-20℃～+350℃温度范围内工作，应用广泛。

工作原理：

在流体中设置非流线型旋涡发生体（阻流体），则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图所示。

旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列，设旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均速度为V，旋涡发生体迎流面宽度为d，表体通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式:
                         f=StV/d                 

式中：

f－发生体一侧产生的卡门旋涡频率

St－斯特罗哈尔数（无量纲数）

V－流体的平均流速

d－旋涡发生体的宽度

由此可见，通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。 

技术参数：

测量范围：

外形尺寸：

安装要求：

一、安装环境要求：

1．尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备，仪表的供电电源尽可能与这些设备分离。

2．避开高温热源和 源的直接影响，若必须安装，须有隔热通风措施。

3．避开高湿环境和强腐蚀气体环境，若必须安装，须有通风措施。

4．涡街流量仪表应尽量避免安装在振动较强的管道上，若必须安装，须在其上下游2D处加设管道紧固装置，并加防振垫，加强抗振效果。

5．仪表建议安装在室内，安装在室外应注意防水，特别注意在电气接口处应将电缆线弯成U形，避免水顺着电缆线进入放大器壳内。

6．仪表安装点周围应该留有较充裕的空间，以便安装接线和定期维护。

二、管道安装要求：

1．涡街流量仪表对安装点的上下游直管段有一定要求，否则会影响介质在管道中的流场，影响仪表的测量精度。

2．上、下游配管内径应相同，如有差异，则配管内径Dp与涡街仪表表体内径Db，应满足以下关系：

0.98Db≤Dp≤1.05Db，上、下游配管应与流量仪表表体内径同心，它们之间的不同轴度应小于0.05Db

3．仪表与法兰之间的密封垫，在安装时不能凸入管内，其内径应比表体内径大1-2mm

4．测压孔和测温孔的安装设计，被测管道需要安装温度和压力变送器时，测压孔应设置在下游3-5D处，测温孔应设置在下游6-8D处。

氯计量方式探讨，探讨液态氯及气态氯的计量方法。分析氯气的性质、流量计的使用情况, 介绍了液态和气态氯的计量仪表选型方案。着重介绍孔板流量计和涡街流量计测量氯气流量, 以及用质量流量计计量氯, 及计量氯气钢瓶充装量测量氯气的方法。

1 氯气生产及处理工艺流程
中石化江汉油田分公司盐化工总厂 (以下简称“江汉油田”) 从盐硝厂化盐工段送来的盐水通过盐水精制后进入离子膜电解工段进行电解, 生产出 、氯气、 , 电解工段生产的湿氯气通过管道送入氯气处理装置进行干燥加压处理得到干燥的气态氯, 一部分作为中间原料送入下游装置:合成 装置、 厂、强氯精事业部。而作为外卖产品的氯气通过氯气液化装置生产出液态氯, 液态氯通过管道、氯钢瓶、氯槽车输送给用户。作为主要原料, 氯气流量检测对于工艺控制和成本核算意义重大。
2 氯气计量方式选择
氯气由于性质特殊, 流量检测难度较大。多年来, 江汉油田对此问题作了许多研究和试验, 基本形成了一种较有效的氯气计量方法。下面针对氯碱装置各种工艺状态下的氯气的计量方式分别进行探讨。
2.1 气态氯气的计量方式
氯气是强腐蚀性气体, 密度为3.21 kg/m3, 操作压力一般为0.103 MPa[1]。由于氯气的强腐蚀性, 对测量仪表的材质要求较高。气态氯的计量使用了孔板流量计测量和涡街流量计测量方式。
2.1.1 孔板流量计测量氯气流量
在合成 装置, 氯气和 要按一定的流量配比后送入合成炉燃烧制备 体[2], 氯气在这种情况下主要用于中间控制, 因此氯气流量计量精度不需要很高, 可以选用孔板流量计来测量氯气流量[3]。由于氯气对大部分金属具有强腐蚀性, 取压孔板选用比较重要:可以使用316L, 哈氏合金C及钽材质来制作;考虑到氯气含水量较低、孔板制作成本因素, 选用316L材质来制作孔板。
2.1.2 涡街流量计测量氯气流量
涡街流量计是一种流体振动型流量计, 是应用流体振荡原理来测量流量的。江汉油田 厂、强氯精事业部所使用的原料之一为气态氯。氯气的计量采用了美国产涡街流量计8800D系列。
选择该流量计的主要原因是: (1) 由于通氯管道隔离阀内漏等故障使得反应釜内的浆料回流到氯气管道, 这种工艺状况不能使用孔板流量计、转子流量计来测量氯气流量, 而涡街流量计仪表内腔的介质浆料, 即使返流也不会聚集在仪表里, 从而造成无法测量的故障; (2) 氯气管道口径为50 mm, 如果使用质量流量计来进行计量, 成本高, 性价比差。由此可见, 选择涡街流量计作为氯气流量测量的方案为*优方案。
在这种工艺条件下, 选用涡街流量计关键考虑3点: (1) 材质; (2) 流量计前后直管段的要求; (3) 温度压力补偿仪表的安装部位。做到以上3点就可以测量出比较精确稳定的流量值。通过江汉油田10多年的使用来看, 该流量计效果比较好。
2.2 氯计量方法探讨

氯气处理干燥后的氯气送入氯气液化装置进行压缩处理得到液态氯[4]。氯是黄绿色透明液体。氯通过氯输送泵从氯储罐充装到氯槽车, 通过管道送入氯用户, 或充装到氯钢瓶。这3种方式都要计量氯, 计量方式各不一样:氯槽车充装计量采用质量流量计, 管道输送计量采用质量流量计, 氯钢瓶充装采用电子秤计量。
2.2.1 氯充装过程中流量计量的重要意义
我国对氯容器及其充装有严格的规定, 并有公安、消防、安监等部门在运输环节上进行严格监督检查, 对过量充装的处罚力度非常大。在氯充装时就要进行实时监控, 防止过量充装。由此可见, 氯充装过程中的计量十分重要。
2.2.2 质量流量计在氯充装计量中的应用
江汉油田盐化工总厂氯槽车充装量较大, 充装高峰时有10台左右的氯槽车需要充装。通过对其他厂家氯碱装置的氯计量仪表进行调研、技术交流, 使用了质量流量计。目前多数氯碱企业的氯计量选用德国或美国产的质量流量计。德国公司产的质量流量计型号为83F50, DN50, 哈氏C材质, 精度为0.1%。美国公司产的质量流量计型号为CFM00H, DN50, 哈氏C材质, 精度为0.35%[5]。江汉油田盐化工总厂氯槽车充装台共安装4台质量流量计, 满足了充装需求, 提高了充装效率和安全性, 计量效果理想。基于质量流量计的计量准确性和高精度, 对新增的化工园区用户的氯输送, 不再用氯钢瓶供氯, 而是通过管道输送, 管道供氯选用美国产F100H型质量流量计计量, 达到高精度计量的要求。目前江汉油田在氯装置实现了氯充装自动控制。
2.2.3 氯钢瓶充装量的计量
通常情况下氯钢瓶的计量采用电子地上衡, 一般使用专用的氯钢瓶秤。而钢瓶的复秤采用电子吊钩秤。氯钢瓶充装量有500 kg和1 000 kg两种规格。江汉油田选用了梅特勒托利多推出的框架秤, 专用于钢瓶灌装的称重。这种秤的优点有: (1) 带有钢瓶滚轮支架可放置多种规格的钢瓶, 并且方便钢瓶转动连接充装管; (2) 采用4只专用桥式传感器, 能耐冲击, 传感器寿命长; (3) 秤台表面涂覆防腐涂料耐腐蚀; (4) 称重显示仪能将信号传入称重显示大屏和DCS, 方便充装工人监控充装质量, 信号接入DCS后能建成自动充装系统, 达到安全、 的充装效果。
3 结语
由于氯气计量仪表的重要性, 在各种工艺状态下选择计量仪表既要达到性价比高、安全准确, 又要在工艺控制中测量稳定、可靠。江汉油田的仪表和计量人员一直在探索和实践中, 并经过多年的经验积累和应用效果检验, 得到氯碱装置氯气计量的目前较为经济合理的计量方案, 为企业的生产工艺控制和氯气贸易结算提供了可靠的保证, 对江汉油田扩建和新建氯碱装置的氯气计量有借鉴意义, 对其他装置也有一定的参考价值。