0引言

2013年11月，在河北興華鋼鐵有限公司(以下簡(jiǎn)稱興華鋼鐵)能源管控中心系統(tǒng)項(xiàng)目《以下簡(jiǎn)稱EMS)能源計(jì)量?jī)x表改造設(shè)計(jì)調(diào)研工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)興華鋼鐵能源計(jì)量方面基礎(chǔ)薄弱，特別在高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣計(jì)量上出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、運(yùn)行狀態(tài)極其不穩(wěn)定，少數(shù)連續(xù)用煤氣點(diǎn)還沒(méi)有計(jì)量?jī)x表，而且部分需新增計(jì)I.儀表測(cè)I,-141點(diǎn)缺少相關(guān)工藝參數(shù)。由于高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣在冶金鋼鐵企業(yè)中是非常重要的能源介質(zhì)，而且煤氣平衡在EMS系統(tǒng)中至關(guān)重要，它們分別由煉鐵高爐煉鐵、煉鋼吹煉產(chǎn)生的，高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣計(jì)量?jī)x表的好壞程度直接影響高爐、轉(zhuǎn)爐、加熱爐等生產(chǎn)工藝操作，在能源介質(zhì)煤氣的綜合平衡、零放散有效利川、降本增效等節(jié)能環(huán)保方面作用突出。同時(shí)由于冶金鋼鐵企業(yè)連續(xù)不問(wèn)斷生產(chǎn)作業(yè)的特點(diǎn)，煤氣發(fā)生設(shè)備、煤氣輸送主管網(wǎng)以及主工藝單元，這些都是造成在煤氣管道上安裝計(jì)量?jī)x表設(shè)備的難度大、維護(hù)特困難的重要因素。因此，在煤氣計(jì)量?jī)x表設(shè)備的選型中，如果還繼續(xù)選擇傳統(tǒng)差壓式孔板，不能解決實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)改造問(wèn)題。而新一代先進(jìn)測(cè)量技術(shù)的德?tīng)査土髁坑?jì)，它不僅可以在煤氣管道不停氣、不斷管的情況下在線安裝，而且?guī)缀鯖](méi)有管網(wǎng)壓力損耗。

 

I計(jì)量現(xiàn)狀

    目前，興華鋼鐵在用的20套煤氣)一級(jí)計(jì)量?jī)x表，由于安裝投產(chǎn)并使用時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)難度大等因素造成儀表測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確;另外還有10套重點(diǎn)耗能設(shè)備、生產(chǎn)線以及工序沒(méi)有安裝計(jì)***儀表，這部分缺失的計(jì)量?jī)x表影響全廠范圍高爐煤氣消耗使用量、煤氣平衡調(diào)度方案的評(píng)估與制定。因此此次項(xiàng)目設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際調(diào)研情況予以新增或更換計(jì)量?jī)x表進(jìn)行改造完善。

    此外，包括興華鋼鐵在內(nèi)的國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣乃至焦?fàn)t煤氣汁量上，還是在大量地使用常見(jiàn)的孔板?？装寮夹g(shù)雖然已成熟很多年了，但一直存在很多缺陷。煤氣管道管徑大，一般管徑范圍在DN800一DN2 000 n，川，大口徑孔板設(shè)備費(fèi)用昂貴、安裝直管段要求高，煤氣凈化設(shè)施效果不佳造成煤氣粉塵多、濕度大，孔板受生產(chǎn)節(jié)奏等原因而不能停產(chǎn)停氣安裝。因此，我們?cè)谂d華鋼鐵EMS實(shí)施儀表改造設(shè)計(jì)中，DN800 nun以上管徑煤氣系統(tǒng)中選型采川德?tīng)査土髁坑?jì)為***佳方案。德?tīng)査土髁坑?jì)檢測(cè)桿雖然自帶防堵塞設(shè)計(jì)，但還考慮在個(gè)別粉塵特別多、濕度很大的煤氣計(jì)量點(diǎn)增設(shè)自動(dòng)反吹掃裝置和檢測(cè)桿內(nèi)置加熱系統(tǒng)。以下我們將從其組成結(jié)構(gòu)、吹掃裝置、內(nèi)置加熱系統(tǒng)和性能特點(diǎn)加以展開(kāi)描述。

 

2德?tīng)査土髁坑?jì)

2. 1組成結(jié)構(gòu)

    德?tīng)査土髁坑?jì)由多孔取壓口檢測(cè)桿、變送器(差壓變送器或多變量變送器)、連接裝置(球閥或法蘭)、反吹掃裝置、反吹閥、三閥組等組成，其工作原理不在此作贅述。德?tīng)査土髁坑?jì)本身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致如圖1所示。

    德?tīng)査土髁坑?jì)配備差壓變送器測(cè)量煤氣的流量差壓信號(hào)，另外配備壓力變送器測(cè)量煤氣的壓力信號(hào)，配備熱電限測(cè)量煤氣的溫度信號(hào)，再通過(guò)流量積算儀采集差壓、壓力、溫度信號(hào)進(jìn)行流量計(jì)算，再比較標(biāo)準(zhǔn)壓差、壓力、溫度信號(hào)后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算修正，達(dá)到溫度、壓力補(bǔ)償效果，并***終通過(guò)通信將所需信號(hào)上傳至EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，在能源中心大廳大屏幕上煤氣能源潮流圖畫(huà)面投放顯示出流量計(jì)算結(jié)果。

 

2.2安裝與維護(hù)

    根據(jù)德?tīng)査土髁坑?jì)要求，對(duì)低壓空氣、水、煤氣、蒸汽等能源介質(zhì)在線安裝或拆卸時(shí)，不光要求能源介質(zhì)滿足溫度t-<120℃、壓力P52.5M Pa，而且對(duì)于儀表施工單位首次安裝德?tīng)査土鱎f計(jì)時(shí)，儀表生產(chǎn)設(shè)備商提供在線開(kāi)孔設(shè)備，必要時(shí)提供現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)安裝服務(wù)。另外，安裝附件中帶有套管、球閥等連接裝置，可以利用球閥連接裝置在線安裝、在線插拔德?tīng)査土髁坑?jì)檢測(cè)桿進(jìn)行在線安裝與維護(hù)。德?tīng)査土髁坑?jì)安裝示意圖如圖2所示。

 

2.3自動(dòng)吹掃裝置

    在含水分、塵埃、雜物顆粒多的臟、濕煤氣中，減少日常儀表維護(hù)工作量可以考慮使用在線吹掃設(shè)備。自動(dòng)吹掃裝置由一個(gè)串聯(lián)在德?tīng)査土髫氂?jì)的檢測(cè)桿與變送器之間的專用系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)設(shè)備含空氣過(guò)濾減壓閥、電磁閥、時(shí)間繼電器、空氣開(kāi)關(guān)、壓力等級(jí)為0.5一0. 8 MPa的清潔工業(yè)氣源(如:壓縮空氣、低壓氮?dú)釴 2 )，本裝置吹掃時(shí)間間隔可以在0.5 -24 h自行選擇，每次吹掃時(shí)間在5一20s不等，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，但短時(shí)間的吹掃都基本上對(duì)測(cè)a結(jié)果影響極小。

 

2.4檢測(cè)桿內(nèi)置加熱系統(tǒng)

    在德?tīng)査土髁坑?jì)檢測(cè)桿內(nèi)置一套電阻絲加熱系統(tǒng)，供電電源在配套流量積算儀保護(hù)箱內(nèi)斷路器提供220 VAC，加熱系統(tǒng)在停車檢修維護(hù)的情況下可保證檢測(cè)桿上前后、左右取壓孔不會(huì)被N.氣、粉塵結(jié)冰堵塞。

 

2.5性能特點(diǎn)

    (1)德?tīng)査土髁坑?jì)位于管道中心線的檢測(cè)桿***大可測(cè)風(fēng)速150 m/s,覆蓋大范lw所測(cè)區(qū)問(wèn)，量程比大100:10

    (2)高性能在線插拔型德?tīng)査土髦酚?jì)，不優(yōu)越的塵埃、大顆粒雜物防堵設(shè)計(jì)，而且也有靈活的在線開(kāi)孔安裝、檢修插拔裝置，極人縮短儀表改造施工周期。   

 (3)配備流量積算儀具備溫壓補(bǔ)償后輸出4-20 mA流量信號(hào)，也有遠(yuǎn)距離傳輸RS485通信串口，適應(yīng)全廠范圍EMS系統(tǒng)能源計(jì)址數(shù)據(jù)采集需求，還具流量上限、流量下限報(bào)替功能、小信號(hào)干擾切除、保存流量數(shù)據(jù)功能，煤氣瞬時(shí)流量、壓力、溫度、補(bǔ)償后瞬時(shí)流fit和累計(jì)流II通過(guò)通信上傳能源中心后，方便了能源中心大廳調(diào)度員、管理員在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)畫(huà)面上對(duì)煤氣流Irk進(jìn)行操作與監(jiān)控。

 

3  EMS系統(tǒng)介紹

    EMS系統(tǒng)是一個(gè)集全廠公輔設(shè)施與貢要工藝單元的過(guò)程監(jiān)控，全廠級(jí)的能源管理與能源調(diào)度，并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的一體化信息監(jiān)控系統(tǒng)。能源數(shù)據(jù)的采集為EMS系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，其中能源計(jì)量數(shù)據(jù)則為重要的組成部分之一。另外，鋼鐵企業(yè)的能源介質(zhì)非常多，但主要有電、煤氣、天然氣、蒸汽、氧氮氨、壓縮空氣、水等，此部分計(jì)量?jī)x表設(shè)備選擇顯得尤為重要，對(duì)于煤氣計(jì)量?jī)x表設(shè)備選擇則又是重I!,之重，因此本文闡述了一個(gè)關(guān)于煤氣計(jì)量?jī)x表設(shè)備選型的***佳方案。

    EMS系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)計(jì)Art儀表、能源設(shè)備、星型子網(wǎng)站點(diǎn)、工業(yè)主環(huán)網(wǎng)站點(diǎn)、中央網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、能源中心大廳大屏幕及機(jī)房系統(tǒng)等構(gòu)成。能源計(jì)l就是分布在這個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)上的星星點(diǎn)點(diǎn)狀數(shù)據(jù)，這些基礎(chǔ)能源數(shù)據(jù)是整個(gè)系統(tǒng)***重要的數(shù)據(jù)支撐之一。目前冶金鋼鐵企業(yè)能源介質(zhì)管網(wǎng)上計(jì)量點(diǎn)分散并且現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣、復(fù)雜，根據(jù)各廠情況制定合理的能源計(jì)量方案，多數(shù)計(jì)量?jī)x表以RS485-Modbus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議方式接人EMS采集站點(diǎn)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備中，少數(shù)儀表以4一20 m A方式接人EMS采集站點(diǎn)模塊設(shè)備中，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至EMS系統(tǒng)‘I，央服務(wù)器。EMS按照分散i I-量、集中采集的原則，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源計(jì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集與監(jiān)控。

    能源管控中心的建立對(duì)能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化能源管理流程、減少煤氣等的放散、減少能源系統(tǒng)運(yùn)行管理成本、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率將起到十分明顯的促進(jìn)作用。

 

4應(yīng)用效果

    2014年5月，興華鋼鐵在發(fā)電、燒結(jié)、高爐熱風(fēng)爐、高爐鐵水包烘烤、煉鋼大包烘烤、連鑄中間包烘烤、回轉(zhuǎn)窯、烘干機(jī)處共安裝20套德?tīng)査土髁坑?jì)。通過(guò)半年的試運(yùn)行和生產(chǎn)運(yùn)行，公司主管部門(mén)能源中心、機(jī)動(dòng)處與各分廠儀表科根據(jù)檢測(cè)均認(rèn)為煤氣測(cè)***的流量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠與穩(wěn)定，且在線安裝、施工與維護(hù)、檢修時(shí)都很方便，大大縮短了興華鋼鐵高爐煤氣計(jì)量實(shí)際改造的時(shí)間期限需求。

    德?tīng)査土?**計(jì)在安裝、試用到實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行期問(wèn)中已主要表現(xiàn)出以下幾個(gè)具休方面優(yōu)點(diǎn):

    (1)節(jié)能降耗效果突出。流量計(jì)測(cè)I元件的檢測(cè)桿的本體材料選擇直徑20mn，的316L材質(zhì)不銹鋼，在截面積很小的管道中也不會(huì)產(chǎn)生壓力的損失，管道動(dòng)力能耗幾乎可以忽略不計(jì)，有著明顯的節(jié)能降耗效果，而且儀表本身運(yùn)行很穩(wěn)定，低成本維護(hù)。

    (2)可靠性能好。德?tīng)査土髁坑?jì)在測(cè)量過(guò)程中，在檢測(cè)桿的導(dǎo)壓管內(nèi)部中不產(chǎn)生流體流動(dòng).粉塵顆粒物等不會(huì)輕易進(jìn)人，使得流量測(cè)量可靠。

    (3)安裝工作量小。經(jīng)EMS項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程，項(xiàng)目管理人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè):儀表生產(chǎn)商現(xiàn)場(chǎng)安裝指導(dǎo)技術(shù)工程師在安裝措施準(zhǔn)備好的情況下，積極配合儀表施工單位在線開(kāi)孔需要5min,焊接檢測(cè)桿套管8 min，安裝三閥組或五閥組2min，安裝德?tīng)査土骼镉?jì)配套的差壓變送器3川in，接線2min,整個(gè)過(guò)程大約只需20 min即完成了儀表的安裝。

    (4)防堵方面優(yōu)。檢測(cè)桿取壓孔均為8nm，以上，塵埃顆粒物不宜堵在里面，對(duì)于預(yù)防大顆粒雜物堵寨取壓孔，***好的備選解決方案是連接一套定時(shí)自動(dòng)反吹掃裝置。

    (5)與之配套的流量積算儀具備智能一體化，不僅僅能顯示瞬時(shí)流量、壓力、溫度、補(bǔ)償后瞬時(shí)流量、累計(jì)流***等參數(shù)，同時(shí)具備遠(yuǎn)程RS485通信、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及與計(jì)算機(jī)連接打印功能。EMS系統(tǒng)可以通過(guò)菊花鏈?zhǔn)酱佣嗵子?jì)量?jī)x表方式，RS485通信接入EMS系統(tǒng)采集站點(diǎn)通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備中，***后上傳能源中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，為煤氣實(shí)績(jī)報(bào)表、能源消耗、成本考核、歷史趨勢(shì)、能源平衡及模型預(yù)測(cè)分析提供***重要軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。