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(fù)責(zé)設(shè)置上水和回水流量差，上限報(bào)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(jì)，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(jì)計(jì)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(jì)計(jì)量。通過近一年的應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了熱能的***大利用。

1 超聲波流量計(jì)介紹

超聲波流量計(jì)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(jì)分主機(jī)和傳感器兩部分，使用時(shí)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(jì)采用先進(jìn)的“時(shí)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(shí)存在的時(shí)間差與被測流體的流動(dòng)速度有關(guān)，因此測出這個(gè)時(shí)間差就可以得出流體的流速，也就可以計(jì)算出流體的流量。

1.1 西門子超聲波流量計(jì)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(jì)，它設(shè)計(jì)堅(jiān)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(hù)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(dá) FC2000-1AE 的熱量積累儀，同時(shí)把溫度信號也引入熱量積累儀，經(jīng)過計(jì)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(jì)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(jì)，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(dú)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(dòng)識別探頭及其標(biāo)定數(shù)據(jù), 能縮短設(shè)置時(shí)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(rèn)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(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，采用浙中控?zé)o紙記錄儀，型號

 AR4102AOROOPWOC4SCFC1NAC/513，同時(shí)把溫度信號也引入無紙記錄儀，經(jīng)過計(jì)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(jì)應(yīng)用總結(jié)超聲波流量計(jì)于 2012 年 8 月份投運(yùn)以后，在壓力穩(wěn)定在 1.0MPa 情況下，兩者的比對差率達(dá)到 0.5%，達(dá)到貿(mào)易結(jié)算要求。經(jīng)濟(jì)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(dá)到 1700 萬元。應(yīng)用情況總結(jié)如下：

 選用了進(jìn)口品牌的超聲波流量計(jì)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(jìn)行反復(fù)確認(rèn)，由于進(jìn)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(jìn)行，確保了流量計(jì)的正常使用。

2.2 超聲波流量計(jì)輸出均配流量積算功能實(shí)現(xiàn)水的熱量計(jì)算和累積，水的密度和焓值根據(jù)溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償。導(dǎo)入一定壓力下，溫度-密度（ρ）/焓值（h）對照表，運(yùn)用內(nèi)插的方法，計(jì)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(shí)間，計(jì)算得到熱量。由于壓力對計(jì)算的準(zhǔn)確性影響較小，所以兩家均沒有引入壓力動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，在運(yùn)行穩(wěn)定的時(shí)候，將穩(wěn)定工況下的固定壓力導(dǎo)入補(bǔ)償結(jié)算。

3 兩家技術(shù)人員共同參與超聲波流量計(jì)的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行整改。在投運(yùn)初期根據(jù)實(shí)際工況通過手動(dòng)查表進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果和結(jié)算儀的顯示值進(jìn)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(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)超聲波流量計(jì)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(shí)外供熱水設(shè)計(jì)流量為質(zhì)量流量，計(jì)量單位為 t，因此，***初超聲波流量計(jì)表頭流量設(shè)置的是質(zhì)量流量，而博世達(dá) FC2000-1AE 熱量積累儀設(shè)定為體積流量，實(shí)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(shí)造成的流量誤差。為此，重新設(shè)置了超聲波流量計(jì)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(jì)與熱量結(jié)算儀參數(shù)一致。

3 收獲和需改進(jìn)的地方

3.1 流量監(jiān)控時(shí)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(jì)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(dá) 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(jìn)行比對。

3.2 壓力波動(dòng)對質(zhì)量流量的影響投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)，壓力波動(dòng)對質(zhì)量流量準(zhǔn)確性有影響，特別是壓力增大時(shí)，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(dá)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(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)補(bǔ)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(jì)算出質(zhì)量。壓力固定造成密度計(jì)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(jì)效益的影響由于原設(shè)計(jì)測量溫度使用了一級的熱電偶，測量精度1.5℃，通過計(jì)量，每 1℃影響月效益 3.6 萬元.因此有機(jī)會(huì)時(shí)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。