流量計選型的模糊決策

于曉輝

(中海油山東化學工程有限責任公司，濟南 250101)

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流量計選型的模糊決策

于曉輝

(中海油山東化學工程有限責任公司，濟南 250101)

摘要：將合適的流量計用到適合的工況，是工程設計人員及用戶十分關心的問題。將模糊綜合評價引入流量計的選型，并以實際工況為例，通過建立多級模糊評價體系后對各流量計進行綜合評價，所得結果較為合理和可信。該方法可在流量計的選型過程中為設計人員提供決策依據。

關鍵詞：模糊綜合評價差壓式流量計儀表選型合成氨

流量計的選型一直是工程設計中的重要部分，在眾多的流量計類型中，將合適的流量計應用到適合的工況，不僅是用戶十分關心的問題，也是工程設計人員的目標。流量計選型的影響因素眾多，應用的場合復雜，不同類型的流量計常可適用于同一場合。在流量計選型前，設計人員需要充分了解工況，根據個人經驗經過初選—復選—優選的過程，確定流量計的類型，整個選型過程充滿了模糊判斷。

模糊綜合評價[1-2]作為模糊數學的一種具體應用方法，對多因素、多層次的復雜問題評判效果比較好而得到了廣泛的應用。本文基于模糊綜合評價法與專家經驗，結合合成氨生產裝置的某實際工況，對多種類型的流量計進行模糊綜合評價，以對流量計的選型提供依據。

1模糊綜合評價方法

模糊綜合評價是以模糊數學為基礎，應用模糊關系合成的原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從而進行綜合評價的一種方法。模糊綜合評價可分為單級和多級綜合評價，本文應用二級模糊綜合評價，計算步驟如下：

1) 建立評價對象集Y={Y1， Y2， …， Yp}。

3) 建立評語集V={v1， v2， …， vm}，即確定評語等級。

7) 綜合評價結果分析。

2模糊綜合評價在流量計選型中的應用實例

以山東某合成氨生產裝置為例，工藝流程需要測量進變脫工段的變換氣流量，允許的壓力損失越小越好，具體工況見表1所列。

表1　工藝流量條件

根據文獻[3]中“表A.0.1流量儀表選型參考表”： 當工藝介質為氣體時，宜選用差壓式流量計、渦街流量計、渦輪流量計和熱導式質量流量計等；第6.1.8條又規定“在滿足測量要求的情況下，宜選用差壓式流量計”。因此，該工況宜選用差壓式流量計(孔板、噴嘴、文丘里管、楔形管、彎管、均速管)。

1) 設Yi表示第i種差壓式流量計，則評價對象集為： Y={Y1， Y2， Y3， Y4， Y5， Y6}={孔板，噴嘴，文丘里管，楔形管，彎管，均速管}。

2) 文獻[4]將流量計選型考慮因素分為儀表性能、流體特性、安裝條件、環境條件與經濟因素(共包含47個子因素)；文獻[5]進一步總結為重復性、精確度、直管段、壓力損失、量程比等十幾個因素。考慮到該工況的實際情況，還應去掉： 等同因素，如重復性(重復性取決于差壓變送器[4])；無關因素，如雙向測量能力(該工況只需單向測量)；過分因素，如量程比(3∶1的量程比已符合該工況的期望)。根據該工況工藝條件最終確定的模糊綜合評價指標體系如圖1所示，評價指標見表2所列。

圖1　差壓式流量計選型模糊綜合評價指標體系

差壓式流量計精確度,%壓力損失長期穩定性使用壽命儀表購置費安裝費流量校驗費運行費維護費修理費孔板1.5中～大最差短低～中低～高最低中～高低最低噴嘴1.5小～中差中中中中中～高中低文丘里管1.5小好長中～高高最低～高低～中中中彎管1.0～2.5小中長低～中中最低低低最低楔形管1.0～5.0中中中中中中中低中均速管1.0～4.0小中中低～中中中～高低低低

3) 表2中的各定性指標是按照5個等級評價流量計，因而評語集為V={v1， v2， v3， v4， v5}={很好，好，中，差，很差}，評價標準見表3所列。

表3　評價指標的評語等級對照

4) 從表2與表3來看，各差壓式流量計存在某項評價指標與評語等級一對一的情況，則對該評語等級的隸屬度取值為1；也存在某項評價指標跨越多個評語等級的情況，如楔形管流量計的精確度跨越了“好～很差”4個等級，則對所跨越的全部評語等級的隸屬度取平均值。以孔板流量計Y1為例，分別對第二級因素集U1和U2的各個因素進行單因素評價，得到R1(Y1)， R2(Y1)為

5) 在模糊綜合評價中，權重是至關重要的，它反映了各個因素在綜合評價過程中所占有的地位或所起的作用，直接影響到綜合評價的結果。為客觀地反映實際情況，采用專家估測法[1]確定應用于該工況的權重。以第二級因素集U1為例，表4為10位專家分別對各因素權重的打分(滿分100分)。

表4　專家評分

同樣，根據以上步驟，可得其他流量計的模糊綜合評價結果，見表5所列。

表5　各差壓式流量計的模糊綜合評價結果

7) 綜合評價結果分析。采用加權平均原則對模糊綜合評價結果進行分析，不僅能評價出各差壓式流量計在該工況的等級，而且可以依據其等級進行排序，從而選出該工況最適用的流量計。加權平均可表示為

式中： bj——隸屬于第j等級的隸屬度；k——待定系數(k=1或k=2)，目的是控制較大的bj所起的作用。

計算可得孔板、噴嘴、文丘里管、彎管、楔形管和均速管的B*(k=2)分別為3.329， 3.041， 2.395， 2.190， 2.991和2.497。可以做出評價： 彎管最接近于“好”，其次為文丘里管和均速管，而孔板、噴嘴和楔形管則屬于“中”；同時，彎管、均速管和文丘里管的B*非常接近，說明這3種流量計均適用于該工況，這也符合文獻[3]中第6.2.3.2條、6.2.4.4條和6.2.4.7條。由于彎管流量計[7]是國內近年來才開始推廣，因而在該工況下的應用并不多，目前大量應用的是均速管流量計[8]，并且在該工況下取得了良好的表現。

3結束語

1) 通過實例表明，采用模糊綜合評價法使流量計的選型更加科學嚴謹，并且能綜合專家經驗得出符合規范和實際應用情況的評價結果。

2) 流量計應用場合眾多，不同的工況需要建立不同的評價指標集，而各評價指標的權重應根據具體工況綜合專家經驗后確定。

3) 模糊綜合評價可為設計人員在流量計選型中提供決策依據，值得推廣運用。

參考文獻:

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[8]毛新業.均速管流量計的應用與發展[J].自動化儀表，1996，17(01)： 1-6.

Fuzzy Decision on Selection of Flow Meter

Yu Xiaohui

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co. Ltd., Ji’nan, 250101, China)

Abstracts: Utilizing suitable flow meter to right work condition is the main issue concerned by engineering design staff and users. Then the flow meters are conducted with comprehensive evaluation after constructing fuzzy evaluation system. Fuzzy comprehensive evaluation is introduced into flow meter selection with actual working condition as example. The achieved results are reasonable and credible. This method can provide decision basic for instrument engineers to select suitable flow meter.

Key words:fuzzy comprehensive evaluation; differential pressure flow meter; instrument selection; synthesis ammonia

作者簡介：于曉輝(1979—)，男，山東海陽人，碩士學位，現就職于中海油山東化學工程有限責任公司，從事石油化工自控設計工作，任工程師。

中圖分類號：TP814

文獻標志碼：B

文章編號：1007-7324(2016)02-0021-04

稿件收到日期： 2015-11-03。