0引言

2013年11月，在河北興華鋼鐵有限公司(以下簡稱興華鋼鐵)能源管控中心系統(tǒng)項目《以下簡稱EMS)能源計量儀表改造設(shè)計調(diào)研工作時，發(fā)現(xiàn)興華鋼鐵能源計量方面基礎(chǔ)薄弱，特別在高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣計量上出現(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)用煤氣點還沒有計量儀表，而且部分需新增計I.儀表測I,-141點缺少相關(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)爐煤氣計量儀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。同時由于冶金鋼鐵企業(yè)連續(xù)不問斷生產(chǎn)作業(yè)的特點，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量儀表設(shè)備的難度大、維護(hù)特困難的重要因素。因此，在煤氣計量儀表設(shè)備的選型中，如果還繼續(xù)選擇傳統(tǒng)差壓式孔板，不能解決實際現(xiàn)場改造問題。而新一代先進(jìn)測量技術(shù)的德爾塔巴流量計，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]有管網(wǎng)壓力損耗。

 

I計量現(xiàn)狀

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

    此外，包括興華鋼鐵在內(nèi)的國內(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，我們在興華鋼鐵EMS實施儀表改造設(shè)計中，DN800 nun以上管徑煤氣系統(tǒng)中選型采川德爾塔巴流量計為***佳方案。德爾塔巴流量計檢測桿雖然自帶防堵塞設(shè)計，但還考慮在個別粉塵特別多、濕度很大的煤氣計量點增設(shè)自動反吹掃裝置和檢測桿內(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)和性能特點加以展開描述。

 

2德爾塔巴流量計

2. 1組成結(jié)構(gòu)

    德爾塔巴流量計由多孔取壓口檢測桿、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。德爾塔巴流量計本身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致如圖1所示。

    德爾塔巴流量計配備差壓變送器測量煤氣的流量差壓信號，另外配備壓力變送器測量煤氣的壓力信號，配備熱電限測量煤氣的溫度信號，再通過流量積算儀采集差壓、壓力、溫度信號進(jìn)行流量計算，再比較標(biāo)準(zhǔn)壓差、壓力、溫度信號后對計算結(jié)果進(jìn)行計算修正，達(dá)到溫度、壓力補(bǔ)償效果，并***終通過通信將所需信號上傳至EMS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，在能源中心大廳大屏幕上煤氣能源潮流圖畫面投放顯示出流量計算結(jié)果。

 

2.2安裝與維護(hù)

    根據(jù)德爾塔巴流量計要求，對低壓空氣、水、煤氣、蒸汽等能源介質(zhì)在線安裝或拆卸時，不光要求能源介質(zhì)滿足溫度t-<120℃、壓力P52.5M Pa，而且對于儀表施工單位首次安裝德爾塔巴流Rf計時，儀表生產(chǎn)設(shè)備商提供在線開孔設(shè)備，必要時提供現(xiàn)場指導(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、在線插拔德爾塔巴流量計檢測桿進(jìn)行在線安裝與維護(hù)。德爾塔巴流量計安裝示意圖如圖2所示。

 

2.3自動吹掃裝置

    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。自動吹掃裝置由一個串聯(lián)在德爾塔巴流貧計的檢測桿與變送器之間的專用系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)設(shè)備含空氣過濾減壓閥、電磁閥、時間繼電器、空氣開關(guān)、壓力等級為0.5一0. 8 MPa的清潔工業(yè)氣源(如:壓縮空氣、低壓氮氣N 2 )，本裝置吹掃時間間隔可以在0.5 -24 h自行選擇，每次吹掃時間在5一20s不等，根據(jù)實際應(yīng)用過程中進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，但短時間的吹掃都基本上對測a結(jié)果影響極小。

 

2.4檢測桿內(nèi)置加熱系統(tǒng)

    在德爾塔巴流量計檢測桿內(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桿上前后、左右取壓孔不會被N.氣、粉塵結(jié)冰堵塞。

 

2.5性能特點

    (1)德爾塔巴流量計位于管道中心線的檢測桿***大可測風(fēng)速150 m/s,覆蓋大范lw所測區(qū)問，量程比大100:10

    (2)高性能在線插拔型德爾塔巴流址計，不優(yōu)越的塵埃、大顆粒雜物防堵設(shè)計，而且也有靈活的在線開孔安裝、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，也有遠(yuǎn)距離傳輸RS485通信串口，適應(yīng)全廠范圍EMS系統(tǒng)能源計址數(shù)據(jù)采集需求，還具流量上限、流量下限報替功能、小信號干擾切除、保存流量數(shù)據(jù)功能，煤氣瞬時流量、壓力、溫度、補(bǔ)償后瞬時流fit和累計流II通過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)程計算機(jī)畫面上對煤氣流Irk進(jìn)行操作與監(jiān)控。

 

3  EMS系統(tǒng)介紹

    EMS系統(tǒng)是一個集全廠公輔設(shè)施與貢要工藝單元的過程監(jiān)控，全廠級的能源管理與能源調(diào)度，并以計算機(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，此部分計量儀表設(shè)備選擇顯得尤為重要，對于煤氣計量儀表設(shè)備選擇則又是重I!,之重，因此本文闡述了一個關(guān)于煤氣計量儀表設(shè)備選型的***佳方案。

    EMS系統(tǒng)主要由現(xiàn)場計Art儀表、能源設(shè)備、星型子網(wǎng)站點、工業(yè)主環(huán)網(wǎng)站點、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l就是分布在這個龐大的網(wǎng)絡(luò)上的星星點點狀數(shù)據(jù)，這些基礎(chǔ)能源數(shù)據(jù)是整個系統(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)上計量點分散并且現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣、復(fù)雜，根據(jù)各廠情況制定合理的能源計量方案，多數(shù)計量儀表以RS485-Modbus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議方式接人EMS采集站點通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備中，少數(shù)儀表以4一20 m A方式接人EMS采集站點模塊設(shè)備中，再通過網(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，實現(xiàn)對能源計量實時數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動采集與監(jiān)控。

    能源管控中心的建立對能源系統(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套德爾塔巴流量計。通過半年的試運(yùn)行和生產(chǎn)運(yùn)行，公司主管部門能源中心、機(jī)動處與各分廠儀表科根據(jù)檢測均認(rèn)為煤氣測***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)、檢修時都很方便，大大縮短了興華鋼鐵高爐煤氣計量實際改造的時間期限需求。

    德爾塔巴流***計在安裝、試用到實際生產(chǎn)運(yùn)行期問中已主要表現(xiàn)出以下幾個具休方面優(yōu)點:

    (1)節(jié)能降耗效果突出。流量計測I元件的檢測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產(chǎn)生壓力的損失，管道動力能耗幾乎可以忽略不計，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。德爾塔巴流量計在測量過程中，在檢測桿的導(dǎo)壓管內(nèi)部中不產(chǎn)生流體流動.粉塵顆粒物等不會輕易進(jìn)人，使得流量測量可靠。

    (3)安裝工作量小。經(jīng)EMS項目實施過程，項目管理人員現(xiàn)場實測:儀表生產(chǎn)商現(xiàn)場安裝指導(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孔需要5min,焊接檢測桿套管8 min，安裝三閥組或五閥組2min，安裝德爾塔巴流里計配套的差壓變送器3川in，接線2min,整個過程大約只需20 min即完成了儀表的安裝。

    (4)防堵方面優(yōu)。檢測桿取壓孔均為8nm，以上，塵埃顆粒物不宜堵在里面，對于預(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自動反吹掃裝置。

    (5)與之配套的流量積算儀具備智能一體化，不僅僅能顯示瞬時流量、壓力、溫度、補(bǔ)償后瞬時流量、累計流***等參數(shù)，同時具備遠(yuǎn)程RS485通信、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及與計算機(jī)連接打印功能。EMS系統(tǒng)可以通過菊花鏈?zhǔn)酱佣嗵子嬃績x表方式，RS485通信接入EMS系統(tǒng)采集站點通信網(wǎng)關(guān)設(shè)備中，***后上傳能源中心實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，為煤氣實績報表、能源消耗、成本考核、歷史趨勢、能源平衡及模型預(yù)測分析提供***重要軟件平臺開發(fā)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。