彎管流量計在企業節能上的應用

姜昕（大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司第九大隊）

自從1913年庫科列夫斯基提出利用內外凹凸面形成的壓差測量水流量的理念，彎管流量計的概念就開始初步形成。經過幾代人不斷實驗努力，彎管流量計現已成為一項測量流體流量的關鍵性技術。其憑借自身結構簡單、高溫環境下可持續工作、對于臟污和易堵塞流體的精準測量和無阻力損失的工作特點，使得其在石油化工等工業領域的節能生產上得到了廣泛的應用。傳統的流量計（如孔板流量計和渦輪流量計）在測量中都存在著很多不足之處比如測量成本高、耐腐蝕能力差和壓力損耗。而像石油化工等這類企業的測量對象正是一些酸堿性比較高的流體，因而傳統的流量計就難以滿足這種計量要求。因此工業上急需一種更加優異的流量計來解決以上的問題，彎管流量計也就是在這種實際需要的情況下誕生的，其在工業節能生產領域有著廣闊的應用前景[1]。

1 彎管流量計的工作原理

彎管流量計的流量測量傳感器是一個90度的直角彎頭，是靠流體流過彎頭時所產生的慣性離心力，造成彎管曲處的內外壁附近的流體壓力不同，通過對內外側的壓力差來檢測流體流量。彎管流量計的傳感器無任何的插入件和節流件。通過對壓力差的數值與流體的運動速度及密度的分析，發現三者之間表現出一種函數關系。因此只要準確測出壓力差的大小就可以比較準確的計算出流量值。

彎管流量計的設計構成主要包括三個部分，即：差壓變送器、二次儀表和流量傳感器。彎管流量傳感器是彎管流量計工作的核心部件，其基本原理就是運用了流體做圓周運動時在傳感器的內外側產生一個壓力的差值，并通過差壓信號傳輸出去。其構成簡單明了，整個工作的過程中沒有任何的插入件或者節流件。

2 彎管流量計基本特點

彎管流量計有著傳統的流量計所無法媲美的優點，綜合看來主要有以下幾種：

1）彎管流量計構成簡單，其實質就是由一個九十度的標準彎頭構成。這種結構的優勢在于它的成本十分便宜，維護量小且維護起來非常方便。這一點是其他流量計所無法媲美的。

2）彎管流量計的組成包括一次彎管流量傳感器、變送器與二次儀表。具有非常好的耐震動、耐腐蝕、耐粉塵、耐潮濕的性能。這使得它可以實現在多領域的全方位應用。例如彎管流量計對于鋼鐵工業、電力、熱電和化工行業的高溫蒸汽、氧氣、氮氣、含油、含水等一系列難以計量或者說計量成本較高的流體進行長時間準確的測量。

3）彎管流量計在使用中由于其無任何的插入件和節流件，這樣不僅可以減少那些對傳感器有高磨損的流體對其產生的損耗提高了其使用壽命，還可以顯著降低流體傳送過程中的動力消耗，從而可以實現能源的節約，這對于管徑大、流量大的測量對象有著其他流量計所無法具有的優勢。

4）彎管流量計采用對稱結構的進出口，因此彎管傳感器就沒有一個固定的方向，從而實現雙向測流的目標。如果在生產中鍋爐出現問題，由該廠給外網提供蒸汽動力；反之，由電廠給該廠提供蒸汽動力，保證了該廠輔助鍋爐的蒸汽平衡，同時也確保了雙方互供蒸汽的計量準確度。

5）彎管流量計可采用直接焊接法進行安裝。傳統環境下流量測量裝置現場出現的滴漏等現象是十分常見的，這些問題直接關系到材料浪費和計量準確性等方面的問題，是一直困擾相關企業部門負責人的一個頑疾。流量傳感器直接焊接法安裝使得這類問題從源頭上得以很好的解決。直接安裝所需要的技術條件，彎管流量計都可以直接使用。它所具有的多種特點也可以使直接焊接的優點得以充分實現，安裝時出現的跑滴漏的問題可以得到很好的解決[1]。

彎管流量計結構簡單，在實際運用中憑借著其耐磨損、耐高溫和耐潮濕的“三耐”性能使得傳統的流量計與它無法比擬。其簡單的安裝方式也為其在實際操作中為人們所親睞，它是一種新型的具有廣闊發展前景的節能型流量計量儀表。

3 彎管流量計的節能應用

隨著彎管流量計技術的不斷成熟，其顯著的節能效果使得應用的范圍不斷擴大。無論是在大型的鋼鐵行業還是在石化行業都得到了普遍的認可。尤其是在一些石油化工行業如何準確的測量高溫、高壓的氣體一直是計量工作人員無法克服的一道難題。而傳統的孔板流量計和渦輪流量計存在的耐磨性能低、安裝及維護十分困難和不能做到準確測量雙向流的缺陷，使得他們在實際應用中不太受到歡迎。

3.1 在油田污水的計量方面的應用

眾所周知油田的開發和管理的流程中油田污水的處理是一項基礎而又關鍵的工作。由于工作環境的特有屬性使得油田污水的測量有著十分大的難度。主要是因為油田污水中摻雜著很多腐蝕性物質如油、鹽堿性物質等，這些物質對流量計的損耗特別大。另外這種污水污染程度高需采用大口徑的密封管道進行輸送，水流速度也在時刻發生變化，因此傳統的流體計量器很難達到令人滿意的計量效果。為此，適合油田污水計量的彎管流量計也就應運而生。這種彎管流量計采用的是單片機技術，使得安裝的成本下降很多。加上它的結構非常簡單，維護起來也很方便。尤其關鍵的是這種彎管流量計是由流量傳感器、差壓變送器和二次儀表三個部件套裝使用，使得其有著非常高的測算精度。在實際操作中通過反復的對比實驗均取得比較滿意的應用效果，較好地解決了油田污水計量問題，是一種較理想的油田污水計量設備[2]。

3.2 在天然氣流量測算的應用

目前從世界范圍內來看天然氣的計量器主要就是孔板流量計和渦輪流量計，二者皆屬于傳統上使用的計量器。前一種計量器其優點是標準化程度較高，實際應用上比較簡單可靠，但是其存在著一系列致命的缺陷，即其在安裝過程中必須固定方向使得其無法進行雙向測量，而且對安裝技術的要求較高。同時由于它的測量方式使得其受到的壓損較大，在測量的范圍上也有限。而渦輪流量計的設計對于氣質的要求偏高。由此可見兩種傳統的流量計在天然氣流量的測量上都是“心有余而力不足”，隨著產業擴大化的需求人們迫切希望能夠有一種流量計可更好的實現對于天然氣流量的測算。

彎管流量計和傳統的流量計相比較其安裝的工藝簡單，安裝過程中只需要將彎管傳感器直接焊接在彎曲處就可以了。彎管流量計具有的無節流器特點從而可以使處于高壓狀態下的天然氣通過彎管流量計時不會產生任何的壓力損失。再加上彎管傳感器是直接在管道上焊接的，因而沒有移動的零部件，不需要經常更換，從而提高了它的實際使用壽命，日常的維護工作也簡單。

更重要的是彎管流量計具有雙向計量的獨特優點。在實際的生產和日常管理過程中，每年的12月份到來年的1、2月份需要將天然氣從天然氣的儲氣庫輸送到特定的油井當中去。6-8月份則需要一次反向運輸。因而要求測量計具有可實現雙向計量的性能，因而孔板流量計是無法實現這一目標的。彎管流量計由于其在安裝時沒有固定的方向，流體在雙向運輸過程中只要經過彎管傳感器，它都可以實現精準計量。這樣不僅解決了傳統計量器高成本的問題，還使得測算工作更加方便準確。彎管流量計在測量高壓天然氣方面的突破，成功的解決了天然氣測量的這一技術難題，同時也為高壓氣體計量儀表的早日國產化做出了重要貢獻。

3.3 在煤制氣計量中的應用

目前國內燃油價格處于持續走高的態勢以及煤制氣設備技術的不斷發展成熟。陶瓷業的窯爐燃料也漸漸的開始轉為煤制氣。整個行業雖然對于這項技術的使用已經有了近百年的經驗，但是長期以來對于煤制氣消耗量的測量一直是業界公認的難題，由于煤制氣的轉化過程中存在著大量的煤焦油，且需要長距離運輸，對運輸壓力要求也比較高。傳統的孔板流量計和渦輪流量計顯然無法達到這一要求。目前國內的現狀是部分企業對于煤制氣燃料消耗的統計是用設備攤分的方式進行，這種測算的方式的誤差毋庸置疑肯定是非常大的[31。彎管流量計對于以上的測算難題都可以一一克服，首先它的結構簡單，無任何的附加壓力，對于大壓力的長距離運輸具有優勢，而且耐磨損，耐高壓對于煤焦油的測量不存在任何問題。因此運用彎管流量計對煤制氣是可以實現精準計量的。隨著相關產業對節能減排工作的日益重視，企業計量管理工作就變得日益嚴格。

4 結語

彎管流量計在測算的精準度和便捷性上完全超過了傳統的流量計。在企業節能發展過程中得到了廣泛運用，并取得了驕人的成績。隨著技術的不斷進步，彎管流量計在未來企業的運用中一定會更加廣泛。

[1]馬竹梧.彎管流量計的進展及其在工業中的應用與前景[J].綜述與評論,2005(3):5-8.

[2]趙武,何岳,李志.彎管流量計節能效益分析[J].河北理工學院學報,2010(4):32.

[3]張勇,趙武,何岳,等.彎管流量計在石化行業中的應用[J].石油化工自動化,2010（1）:60-64.