氯碱企业流量仪表的计量管理,流量仪表性能特点

摘 要： 论述了流量仪表在氯碱生产应用中的选配、安装和运行的注意事项，提出了人员、制度、数据和校验等方面的管理要求。多角度地指出了确保流量仪表准确性应注意的问题。
关键字： 流量仪表 计量管理 选用 检定 维护

1 氯碱企业常用的流量仪表

1.1 氯碱企业生产的特点

氯碱企业生产过程的工艺及设备复杂，各设备之间多以管道相连。生产所需的原材料和产品多以液态、气态存在，大多有毒、有害、有腐蚀性、易燃、易爆，一些产品或中间体含有固体微粒的乳液或多种物质的混合液。由此可知，由于化工生产过程的复杂性和危险性，各种流量参数的测量是不可缺少的。

1.2 流量测量仪表的分类

流量可用体积流量和质量流量来表示，流量计是测量流体流量的的仪表，能显示和记录流体的瞬时流量值，也可累计某段时间内流体的总量。

常用的流量仪表可分为3大类。

（1）速度式流量计，以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。主要有差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计、超声波流量计、转子流量计和叶轮水表等。

（2）容积式流量计，以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。主要有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计等。

（3）质量流量仪表，检测流体在管道中流过的质量。其特点是测量精度高，测量过程中不受流体的温度、压力、密度、黏度等变化影响，是较为理想的贸易结算和精密计量控制的仪表。

2 流量仪表的选配

各种流量仪表测量方法都是建立在不同的试验方法上，各种流量仪表具有各自不同的特点和适用场合，要综合仪表本身的特点、对象特性、安装条件、使用环境以及经济性等绪多因素来选择流量测量仪表。流量仪表选配的总原则：差压式流量计，应根据《化工装置自控工程设计规定》中有关工程/设计规定，流量孔板工程设计标准可采用GB/T2624—2000。取压方式可采用法兰取压或角接取压。前后直管段必须满足一般规定，用于精确测量时，由制造厂成套供应；其他各类型的流量仪表的选配应本着《化工装置自控工程设计规定》中有关工程/设计规定的原则，认真阅读生产厂家提供的有关资料（产品选型样本、使用说明书等）进行设计、选型，以满足不同工况的需求。应注意的是，氯碱企业对流量仪表的防腐性和防爆性有特殊的要求和规定。

2.1 生产控制系统中的流量仪表

在氯碱生产控制系统中，流量调节是一种常用的控制方式。流量仪表提供控制系统的测量信号，流量信号的可靠性、稳定性是保证完成自控调节的关键，因此，流量仪表（信号）的选择应将可靠性、稳定性放在*位。根据不同介质的测量控制可采用不同的流量仪表，对无腐蚀、洁净的流体，可选用孔板流量计或漩涡流量计；对有腐蚀的流体（酸、碱、盐）或含有固体颗粒的流体可选用电磁流量计；需要精确计量或控制的，可选用质量流量计、椭圆齿轮流量计。流量控制调节系统一般都采用调节阀控制管道出口（回流）的流量，而流量仪表对上、下游直管段都有一定的要求，为保证流量仪表测量的准确性，提高系统控制的可靠性，流量控制系统中的调节阀*好装在流量仪表的下游（大于10D）处。近年来，由于变频技术的发展，流量控制系统可由流量仪表（或压力变送器）结合变频器组成，由控制调节阀改为控制电机转速达到控制流量（压力）的目的。此类流量计节能，且对流量仪表的准确度没有影响，值得推广应用。

2.2 流量仪表用于盘面指示和现场指示

在氯碱生产过程中，一些流量仪表不参与控制，只作盘面指示，供现场运行人员操作时参考，或现场加料显示流量，提醒操作人员。孔板流量计、电磁流量计、涡街流量计、金属转子流量计等配合数显仪表或记录仪表等均可实现。作现场指示用的，一般可选用玻璃管转子流量计，压力较高的可选用金属管转子流量计。此类流量仪表的选配以显示清晰、方便操作为主。

2.3 流量仪表用于贸易结算和成本考核

在氯碱企业中用于贸易结算、成本考核和主要次级用能单位和主要用能设备上的流量仪表，其测量精度应放在*位，仪表的重复性和可靠性也是很重要的。根据不同介质和不同的交接节点可采用不同的流量仪表进行计量，要有瞬时流量指示和累加（积）流量显示。所选流量计量仪表应符合国标GB1767-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》中的有关规定，对一些流量（蒸汽、天然气等）为强制性要求配备的计量器具，其准确等级要求亦是强制性的。需要指出的是，用于贸易结算的流量仪表尽可能采用有国际、国家标准支持的，一旦发生计量异议，有标准支持的流量仪表数据在解决计量异议方面*具有权威性。以孔板流量计为例，其*大特点是流量计有权威的标准为依据，检测件结构易于复制、简单牢固、性能可靠、使用期限长、压力及温度的使用范围宽、价格低廉、无须实流校准便可投用。

3 流量仪表安装、运行时应注意的事项

3.1 安装时的注意事项

正确安装才能保证仪表固有的计量特性（准确度）。安装人员要仔细阅读配管图和流量仪表的安装使用说明书，按技术规范要求和流量说明书中的技术指南去做有助于成功安装。

（1）安装前的检查和校准。在新安装的工艺设备管道上安装流量仪表，必须在管道吹扫干净后才可进行安装，二次仪表（包括差压变送器，各类转换、显示、累积仪）要进行校准，合格后方可安装。对节流元件（孔板），如果从设计、制造、安装过程都严格遵守标准规定，测量精度是有保证的。

（2）流量仪表远传（电）信号线尽可能远离动力线，防止电磁干扰。测量气（液）态流量要有排液（气）阀门。前后直管段要满足要求，并要注意管道上阻流元件的位置。流量仪表本体上标注的方向要和介质流动的方向一致。无论何种流量仪表*好不要装在离泵较近的管道上。对电磁流量计、超声波流量计等，要注意仪表附近是否有大的电磁干扰源（大电机、大型变压器等）。管道的振动对质量流量计和涡街流量计的测量影响很大。

（3）流量仪表与显示仪表、DCS卡件、转换等设备连接时，应注意输出负载电阻的匹配和信号转换。如果流量仪表输出是频率信号（椭圆齿轮流量计、涡街流量计等），输出信号与显示表或DCS相连，显示表或（DCS）卡件应是频率信号输入和频率信号卡件，*好中间不进行转换，以提高测量精度。还要注意输出信号的不同，与其他设备连接时，可采用三线制传输或二线制传输。

（4）如果测量需要温度、压力补偿，需要在传感器附近测压力和温度时，测压点应安装在传感器下游的3~5D处，测温点应在传感器下游的6~8D处。

总之，流量仪表的安装和验收必须符合GB50093-2002《自动化仪表工程施工及验收规范》中的有关规定。

3.2 流量仪表的准确度

流量测量系统安装完成并投入运行后，流量仪表的准确度与安装是否规范，运行的实际工艺参数与当初的设计情况是否一致等各种因素有关，多少会给流量测量系统带来附加误差。系统的准确度等级就不是测量结果的准确度等级（姑且称为现场准确度），而国标GB1787—2006中对流量测量系统准确度的要求是现场准确度，它是实验室准确度（产品铭牌上标注的准确度）与现场附加误差的合成。而现场附加误差与流量仪表是否规范安装、现场工况工艺参数、仪表运行的参数设置、温度、压力、流速等有关。为保证流量仪表的现场准确度，应注意如下几个问题。

3.2.1 规范设计、安装和良好的运行工况

为保证流量仪表的准确度，要从设计开绐，流量仪表在设计、选型和定货时，工艺（仪表）专业要向生产厂家提供准确的工艺参数和流体测量参数。由于（孔板）流量计的设计计算都有专业的计算机辅助设计（软件），设计计算十分方便，工艺参数越详细，越接近实际工况。流量仪表的规范选型是对今后的运行和测量准确度的保证。对工艺而言，良好稳定的工艺过程对保证流量仪表准确度具有重要的意义。

3.2.2 量程配套、差压信号开方和小信号切除

在氯碱企业，使用差压式（孔扳）流量计检测流量居首位，整套装置由节流装置和二次仪表（差压变送器和流量显示仪）组成，可由不同的厂家生产配套。因此，差压变送器和显示仪的量程要和节流装置量程一致，差压变送器的输出是没有开方过的信号，显示仪就要有开方功能，如果没有，中间环节要加开方器，由于差压与流量为平方关系，在流量下限测量，差压变送器的下限误差显著增加，使用显示（积算）仪或在流量控制系统中要注意小信号切除。

3.2.3 智能仪表和补偿公式的合理选择

由于计算机技术的发展和数字化、智能化仪表的出现，使流量测量的温度、压力补偿变得比较容易。流量信号与DCS、PLC组成流量测量系统时，因各公司开发的模块、软件（补偿的数学模型）不同而有不同的选择。智能化流量显示（累积）仪，参数的设定决定了补偿（公式）方式的选择，在设定时应注意压力、温度单位、小数点、标准状态等，以防选错。另外，影响流量测量准确度的还有湿度，如饱和蒸汽的测量，随着输送距离的增长，湿度的变化较大，对测量数据影响很大，但因技术条件所限，目前还无法解决，只能以供、需双方认同的流量系数对结算的流量数值进行修正。

3.2.4 保持仪表良好的运行状态

为保证流量仪表的准确度，应作好仪表的维护工作，发现问题及时处理，使仪表绐终运行在良好的状态下。还要从人员、制度、技术培训等方面着手，人员的培训和专业技术水平的提高也是计量管理的重要方面。

当发现流量测量有问题时，在排除仪表本身故障后，要从工艺过程及设备上找原因，分析工艺过程和设备是否有问题，人员是否操作不当，流量实际工况是否偏离设计工况甚大等。例如，工艺管道上安装的孔板，如果长期运行在超过设计的温度、压力、流速等情况下，会有孔板变形、口孔锐化等故障发生，使流量系数偏离标准值，这类故障一般较难发现，只有对测量数据的长期跟踪、分折才能作出判断，并要拆卸后才能作出*终判断，这类问题应当引起重视。

4 流量仪表的管理

4.1 人员和制度管理

流量测量系统的运行、维护和管理是一项技术性很强的工作，应安排有一定专业技术水平和计量管理知识的人员从事此顶工作。流量仪表的使用、维护、检定和管理应有相应的管理部门，各类人员各负其责，管理人员对外与上级计量主管部门进行信息沟通，解决贸易计量纠纷，对内宣传计量知识，调解内部计量纠纷。使用、运行维护人员要经过专业技术培训，持证上岗。值得注意的是，运行维护人员和抄表人员应分开，以示计量公正。特别是用于贸易结算和成本考核的流量仪表，应有专门的人员负责运行和维护。

人员的管理是建立在一定的管理制度基础上的，因此，要结合ISO010012：2000《测量管理体系—测量过程和测量设备》的要求，建立一整套完善的计量管理体系和制度，管理部门应制定《流量仪表运行管理制度》和《计量人员管理制度》，根据流量仪表的不同用途实行重点管理和一般管理。对用于贸易结算、成本考核和过程控制的流量仪表实行重点管理，其他的流量仪表实行一般管理。建立流量仪表的设备管理台帐，依据国家有关法律规定和检定规程编制《流量仪表的强检计划》和《流量仪表的周检（校准）计划》。对用于贸易结算的流量仪表，定期联系有资质的检定机构，依法进行强制检定（或送检），以保证流量仪表准确、合法的使用。对一般管理的流量仪表，为保证流量测量系统的准确性，应根据计划进行（示值）周检或校准，可根据不同的介质采用容积法、称重法和标准表法以保证其准确性和可靠运行。维护人员要进行专业技术培训，学习有关计量方面的政策、法规，提高技术和业务水平。

4.2 维护和管理

虽然流量仪表可靠性较高，但要确保流量仪表准确、稳定运行，日常维护工作是不可少的。在氯碱企业，由于测量介质的不同，各种类型的流量仪表使用较多，对维护和管理提出了更高的要求。由于各类流量仪表的测量试验方法不同，有不同的结构形式，安装、维护人员需要了解各种流量仪表的测量试验方法、结构、特点以及流量信号转换过程中的各环节，认真、仔细阅读产品使用说明书，按要求进行安装和维护，以保证流量仪表的正常运行和精确测量。流量仪表维护人员每天要对所管辖的仪表进行认真的巡回检查，定期排污（气），定期进行系统维护，及时处理故障，利用系统计量运行的间隔对系统一、二次表的机械、电气零位进行校准。在有可能、有条件的情况下，可对流量系统的示值准确性进行比对校验，常用的有物料平衡法、热量平衡法和设备能力估算法，同时，应作好累计流量数据的记录，防止数据丢失。要经常分析流量计量数据，若发现偏离正常计量值，要及时查明原因，如属仪表故障，要及时处理；属工况偏离设计值，可根据计量结果对系统进行参数调整或系数修正。要结合企业每年的设备系统大修，及时合理地安排计划检修、周检（校准）、强检工作，以保证流量仪表始终运行在*佳工作状态。

4.3 数据管理

随着企业全面走向市场化，经营和物流管理进一步深化，对外贸易结算、对内成本核算都较严格，使得流量计量显得更加重要。而流量仪表数字化、智能化和计算机管理得到了广泛应用，很多企业都建立了能源计量网，给流量计量的数据管理带来很大方便。有效地管理流量计量数据，提高企业信息管理水平，是每一个企业应考虑的问题。根据计量管理体系的要求，应做好如下工作：收集、保管好随流量仪表的设计、计算、制造、安装的各种文件资料，建立流量仪表的技术（运行、检定、证书等）档案；实行计算机管理的，要对用于贸易结算、成本核算等重要数据进行备份，并实行分级管理，防止数据丢失，确保数据安全，这也是防止弄虚作假的有效手段；对用于结算、上报、上传的流量数据，要有审核、审批手续，并根据管理体系的要求确定保存时间，做到数据上传准确及时、数据共享、统计查询、实时监控分析，为上级领导生产决策、贸易经营、解决计量纠纷提供有效的流量（计量）数据。

5 结束语

虽然现在有很多新型流量仪表出现，并在一定范围内运行情况良好，但核心问题是它们没有国家标准作为技术支持。特别是用于贸易结算，发生计量纠纷时，使用者承担着一定的技术和计量风险。因此，有60%以上的氯碱企业使用差压式流量计测量流量。从技术角度看，差压式（孔板）流量计的孔板、孔板前后直管段、差压变送器、显示（积算）表、导压管的正确设计计算、选型、调校、安装等是十分重要的工作。从计量管理角度看，流量仪表是测量设备，还应从采购、流转和报废等方面进行管理。随着国家节能减排的要求越来越高，流量计的压损值得考虑，如差压式（孔板）流量计，固有的缺点是压力损失大，还没有好方法解决。虽然有一些专家提出用内锥流量计，但它们的设计和制造目前没有国家标准，给使用者带来一定风险。有关论文指出，解决上述问题的方法是采用标准节流装置中的喷嘴。因为在同样流量及β值下，喷嘴压损一般仅为孔板压损的30%~40%且有国家标准作为技术支持。从流量仪表的发展趋势和节能的要求看，电磁流量计、超声波流量计、（科氏）质量流量计等在氯碱企业有广阔的应用前景，但还应在稳定性上有所改进，价格上有所降低。为此，要积极探讨各类新型流量仪表的性能，逐步使用技术先进、节能、安装维护方便的流量仪表，以满足氯碱流量测量的需求。 流量仪表故障判断思路

　　流量仪表出现故障时，首先检查现场的导压管及阀门等管路附件，有无堵塞、泄漏现象，然后再检查变送器，如果现场仪表都正常，则为显示仪表有故障。

　　流量显示值变为*大时，对流量控制系统，可手动操作调节阀，看流量能否降下来，如果流量仍然降不下来，大多是仪表的原因，可先检查现场仪表有无故障。

　　流量测量、控制系统的流量显示值变为*小，除工艺原因外（如停车、停机泵、工艺管堵塞等），通常流量显示值是不应该为*小的，否则故障大多是由仪表原因造成的。

　　流量参数的波动较频繁时，为判断流量参数的波动原因，可将控制系统切至手动观察波动情况，如流量曲线波动仍较频繁，一般为工艺原因，如波动减小，一般是仪表原因或参数整定不当引起的。