中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司（簡稱鎮(zhèn)海煉化）對二甲苯裝置的熱水（出裝置壓力不大于 1.4MPa、溫度 140~150℃）供金海德旗公司，金海德旗公司使用后把回水返送給鎮(zhèn)海煉化。金海德旗公司負責(zé)設(shè)置上水和回水流量差，上限報警為 30t，回水溫度上限 95℃，下限 85℃。熱水和回水均安裝了超聲波流量計，供水交接量和回水監(jiān)督量由鎮(zhèn)海煉化配置的西門子超聲波流量計計量；回水交接量和供水監(jiān)督量由金海德旗公司配置的弗萊克森超聲波流量計計量。通過近一年的應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟效益，達到了熱能的***大利用。

1 超聲波流量計介紹

超聲波流量計是一種利用超聲波脈沖來測量流體流量的速度式流量儀表，是 20 世紀(jì) 70 年代國際上發(fā)展起來的高科技產(chǎn)品，廣泛用于自來水、水利、化工、冶金、電力、石油、環(huán)保、采暖空調(diào)等各行各業(yè)。超聲波流量計分主機和傳感器兩部分，使用時將傳感器貼裝在管壁外側(cè)或采用插入式探頭插入管壁內(nèi)。超聲波流量計采用先進的“時差法”測量原理，就是利用聲波在流體中順流、逆流傳播相同距離時存在的時間差與被測流體的流動速度有關(guān)，因此測出這個時間差就可以得出流體的流速，也就可以計算出流體的流量。

1.1 西門子超聲波流量計介紹供水交接量和回水監(jiān)督量配置了 2 臺西門子 7ME3110 分體式管道式超聲波流量計，它設(shè)計堅固耐用，壓力等級ANSI150，法蘭和本體材質(zhì)使用碳鋼，傳感器外殼材質(zhì)和傳感器接觸面材質(zhì)選用 316L 不銹鋼材質(zhì)。換能器型號選用FUS060，可以在不斷流的情況下輕松更換。***高溫度 200°C，外殼防護等級 IP67，防爆等級 EEx d ⅡC T4，輸出信號為4~20mA。為了確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，配備了博世達 FC2000-1AE 的熱量積累儀，同時把溫度信號也引入熱量積累儀，經(jīng)過計量后，通過 RS485 信號，將熱量信號、溫度信號和流量信號上傳到 DCS 系統(tǒng)。

 弗萊克森超聲波流量計介紹回水交接量和供水監(jiān)督量配置了 2 臺德國弗萊克森公司ADM8027/FSM 便攜式超聲波流量計，探頭直接安裝在管道外壁上，自身無磨損，不受介質(zhì)影響，安裝簡便快速，無需切斷工藝管道，無需工藝停車，并且無壓損。由于采用獨特的雙 uP 技術(shù)、高速采樣和自適應(yīng)信號處理技術(shù)， 即使在苛刻的測量工況下也能可靠而穩(wěn)定的工作。自動識別探頭及其標(biāo)定數(shù)據(jù), 能縮短設(shè)置時間, 并能提供、持久穩(wěn)定的測量結(jié)果。外夾式探頭經(jīng) ATEX zone1 認證，量程寬，測量管徑范圍從 DN10mm 至 DN6500mm，測量溫度范圍從-40℃至+400℃；防塵，防潮，用戶界面友好。為了確保超聲波流量計數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，采用浙中控?zé)o紙記錄儀，型號

 AR4102AOROOPWOC4SCFC1NAC/513，同時把溫度信號也引入無紙記錄儀，經(jīng)過計量后，通過 RS485 信號，將熱量信號、溫度信號和流量信號上傳到 DCS 系統(tǒng)。

2 超聲波流量計應(yīng)用總結(jié)超聲波流量計于 2012 年 8 月份投運以后，在壓力穩(wěn)定在 1.0MPa 情況下，兩者的比對差率達到 0.5%，達到貿(mào)易結(jié)算要求。經(jīng)濟效益顯著，每月熱水按 39470t 輸送量，則月效益 142 萬元，全年創(chuàng)效可達到 1700 萬元。應(yīng)用情況總結(jié)如下：

 選用了進口品牌的超聲波流量計選型前對壓力等級、***高溫度、流量范圍、工藝管徑等工藝參數(shù)進行反復(fù)確認，由于進水溫度比回水溫度高，選用了不同的傳感器，而且對傳感器的安裝完全按說明書要求進行，確保了流量計的正常使用。

2.2 超聲波流量計輸出均配流量積算功能實現(xiàn)水的熱量計算和累積，水的密度和焓值根據(jù)溫度和壓力進行補償。導(dǎo)入一定壓力下，溫度-密度（ρ）/焓值（h）對照表，運用內(nèi)插的方法，計算得出相應(yīng)溫度下，對應(yīng)的水密度和焓值，并通過公式 E=∫ρ·h·Fv dt，其中 Fv 指體積流量，t 指單位時間，計算得到熱量。由于壓力對計算的準(zhǔn)確性影響較小，所以兩家均沒有引入壓力動態(tài)補償，在運行穩(wěn)定的時候，將穩(wěn)定工況下的固定壓力導(dǎo)入補償結(jié)算。

3 兩家技術(shù)人員共同參與超聲波流量計的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題進行整改。在投運初期根據(jù)實際工況通過手動查表進行計算的結(jié)果和結(jié)算儀的顯示值進行比對。通過比對，差率符合要求。在調(diào)試 2 臺超聲波流量計時，發(fā)現(xiàn)超聲波流量計輸出流量單位與結(jié)算儀中流量單位參數(shù)不匹配，當(dāng)時外供熱水設(shè)計流量為質(zhì)量流量，計量單位為 t，因此，***初超聲波流量計表頭流量設(shè)置的是質(zhì)量流量，而博世達 FC2000-1AE 熱量積累儀設(shè)定為體積流量，實際熱水供水壓力1.0～1.13 MPa、溫度 145～148℃，回水壓力 0.3MPa、溫度為 87～100℃，因此，帶來熱水密度轉(zhuǎn)換時造成的流量誤差。為此，重新設(shè)置了超聲波流量計流量單位，由質(zhì)量流量變更為體積流量輸出，以匹配流量計與熱量結(jié)算儀參數(shù)一致。

3 收獲和需改進的地方

3.1 流量監(jiān)控時雙方體積流量可比對性差雙方熱水輸送距離有 6km，鎮(zhèn)海煉化供水溫度 147℃、金海德旗公司收到溫度 141℃；金海德旗公司回水溫度 99℃，鎮(zhèn)海煉化收到溫度 97℃，長輸線及熱量損失決定了雙方交接量若采用超聲波流量計提供的體積量可比性較差，僅金海德旗公司供回水表體積差量可達 4～9m3/h。因此，熱水輸送的特殊性決定雙方供回水交接量的比對只能用結(jié)算儀提供的質(zhì)量流量進行比對。

3.2 壓力波動對質(zhì)量流量的影響投運后發(fā)現(xiàn)，壓力波動對質(zhì)量流量準(zhǔn)確性有影響，特別是壓力增大時，雙方質(zhì)量流量比對偏差也開始增大，開工初期 2012 年 10 月雙方交接質(zhì)量流量比對差率為-0.66%，11 月達到-1.08%。

 由于鎮(zhèn)海煉化的熱水流量、溫度信號均引入 FC2000-1AE 熱量積累儀中實現(xiàn)了實時補償，壓力變送器信號未引入結(jié)算儀中，壓力采用了固定參數(shù)設(shè)置，鎮(zhèn)海煉化結(jié)算儀中供水壓力設(shè)置為 1.0MPa、回水壓力設(shè)置為 0.3MPa，結(jié)算儀根據(jù)溫壓參數(shù)計算出質(zhì)量。壓力固定造成密度計算的差異，從而造成質(zhì)量流量的偏差。

3.3 溫度測量誤差對經(jīng)濟效益的影響由于原設(shè)計測量溫度使用了一級的熱電偶，測量精度1.5℃，通過計量，每 1℃影響月效益 3.6 萬元.因此有機會時更換 A 級的熱電阻，測量精度 0.15℃，可以克服由于溫度測量誤差影響熱量的結(jié)算量。