熱式流量計(jì)是火炬系統(tǒng)中流量監(jiān)測(cè)的最佳選擇，通過(guò)安裝在地面火炬來(lái)氣總管上熱式流量計(jì)獲取流量信號(hào)，從而進(jìn)行地面火炬的分級(jí)控制，即可保證來(lái)氣總管壓力穩(wěn)定，又可避免“拉鋸現(xiàn)象”，從而保證地面火炬的安全運(yùn)行。

一、前言：

地面火炬主要是指是封閉式地面火炬，是工業(yè)火炬中的一種。而工業(yè)火炬系統(tǒng)是用來(lái)處理石油化工廠、煉油廠、化工廠及其其它工廠或裝置無(wú)法回收和再加工的可燃和可燃有毒氣體及蒸汽的特殊燃燒設(shè)施，是保證工廠安全生產(chǎn)、減少環(huán)境污染的一項(xiàng)重要措施。

二、概述：

地面火炬氣系統(tǒng)主要由擋風(fēng)墻、火炬塔、燃燒器、工藝管路、點(diǎn)火裝置、控制系統(tǒng)、閥門(mén)儀表、分液罐、防回火裝置等組成。工藝流程圖如下：

分級(jí)控制時(shí)地面火炬的一個(gè)主要特點(diǎn)，它的基本原理是：地面火炬的燃燒部分有許多燒嘴組成，根據(jù)工藝要求分為幾組，由不同的氣動(dòng)閥門(mén)控制（第一級(jí)直通，不設(shè)閥門(mén)），工作時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)放空氣的流量大小，控制閥門(mén)動(dòng)作，從而控制燃燒的燒嘴數(shù)量，保證了所有進(jìn)入地面火炬的放空氣的正常安全燃燒排放。

傳統(tǒng)的地面火炬采用放空氣的壓力信號(hào)作為分級(jí)控制，也就是通過(guò)流量憋壓，放空氣流量大，壓力就大，控制系統(tǒng)就打開(kāi)閥門(mén)，從而通過(guò)燒嘴燃燒排放，使放空氣泄壓，如果放空氣壓力繼續(xù)增高，再繼續(xù)打開(kāi)閥門(mén)，使更多的燒嘴燃燒排放。如果壓力下降，控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉閥門(mén)，減少燒嘴燃燒排放。從而達(dá)到對(duì)放空氣的穩(wěn)定排放。

但這種控制方式有它的缺點(diǎn)：第一通過(guò)壓力信號(hào)進(jìn)行流量分級(jí)控制時(shí)一種間接控制，是通過(guò)把介質(zhì)壓力憋起來(lái)而得到分級(jí)控制信號(hào)，所以會(huì)造成信號(hào)滯后，而且控制精度不高；第二采用壓力信號(hào)進(jìn)行分級(jí)控制會(huì)造成“拉鋸現(xiàn)象”，由于分級(jí)控制的信號(hào)源為壓力信號(hào)，當(dāng)壓力增高時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)打開(kāi)第二級(jí)閥門(mén)，而此時(shí)由于放空氣管道內(nèi)聚集的大量放空氣通過(guò)第二級(jí)燒嘴燃燒排放而泄壓，造成壓力信號(hào)會(huì)急劇下降，短時(shí)間內(nèi)不能回復(fù)至正常水平，控制系統(tǒng)會(huì)關(guān)閉第二級(jí)閥門(mén)。第二級(jí)閥門(mén)關(guān)閉后，放空氣管道內(nèi)的壓力又會(huì)急劇增高，控制系統(tǒng)又會(huì)打開(kāi)第二級(jí)閥門(mén)，周而復(fù)始，這就是所謂的“拉鋸現(xiàn)象”，這種現(xiàn)場(chǎng)不僅影響地面火炬的安全運(yùn)行，而且會(huì)對(duì)閥門(mén)、控制系統(tǒng)等造成損壞，從而帶來(lái)更大的隱患。

為此我們決定在放空氣管道上增加流量計(jì)，通過(guò)對(duì)放空氣流量的檢測(cè)來(lái)進(jìn)行分級(jí)控制，從而徹底克服上述缺點(diǎn)和隱患。經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上所有流量計(jì)的分析研究與對(duì)比，我們最終選擇熱式流量計(jì)，原因有三：

1、熱式流量計(jì)不會(huì)對(duì)放空氣管道造成節(jié)流，最大限度的保證了火炬系統(tǒng)的安全；

2、熱式流量計(jì)具有量程比寬、耐高溫、耐腐蝕、安裝便捷的優(yōu)點(diǎn)。理論上熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)量程比可以達(dá)到1：1000，在工業(yè)在線(xiàn)儀表中目前只有熱式流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)這么高的量程比，可以實(shí)現(xiàn)從極小量程到極大量程的測(cè)量范圍。

3、熱式流量計(jì)在介質(zhì)流量超量程時(shí)不會(huì)對(duì)流量計(jì)本體造成物理性損壞。

三、熱式流量計(jì)：

熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)是基于熱擴(kuò)散原理的氣體流量測(cè)量?jī)x表，與其它氣體流量計(jì)相比，它具有長(zhǎng)期穩(wěn)定、重復(fù)性好、安裝維護(hù)方便、壓損小等優(yōu)點(diǎn)，且不需要進(jìn)行壓力和溫度修正，能直接測(cè)量氣體的質(zhì)量流量，一支傳感器可以同時(shí)進(jìn)行低量程和高量程的流量測(cè)量，且適用于φ15mm到φ5m的管徑范圍。它適合單一氣體和固定比例多組分氣體的測(cè)量。熱式流量計(jì)特別適用于大口徑管道的測(cè)量及在線(xiàn)不間斷工藝流程情況下的安裝、拆卸和維護(hù)。該產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、水處理、電子食品等行業(yè)。

四、項(xiàng)目實(shí)施：

1、流量計(jì)安裝

⑴、安裝位置及對(duì)管道的要求

流量計(jì)安裝在放空氣來(lái)氣總管的直管段，應(yīng)遠(yuǎn)離彎頭，障礙物，變徑，閥門(mén)，以保證有一個(gè)穩(wěn)定的流場(chǎng)，一般要求有一個(gè)較長(zhǎng)的上下直管道，前直管段長(zhǎng)大于10D，后直管段長(zhǎng)大于5D。

⑵、插入式安裝操作方法

地面火炬的放空氣總管直徑比較大，所以一般都選用插入式熱式流量計(jì)，具體安裝要求如下：

1）插入深度的規(guī)定：

氣體在管道中流動(dòng)，管道中各點(diǎn)的流速是不同的，而且差別很大，一般在管道壁處流速慢，管道中心流速最快。通常用平均流速大小來(lái)描述管道中介質(zhì)流動(dòng)速度，而流量計(jì)的安裝是把傳感器插到平均流速點(diǎn)處，并且傳感器開(kāi)口和流動(dòng)方向一致。平均流速點(diǎn)找得準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到測(cè)量的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場(chǎng)管道中很少有理想的流動(dòng)，需要現(xiàn)場(chǎng)修正。在大口徑測(cè)量及段短的場(chǎng)所，一般采用插入式結(jié)構(gòu)，往往可以用改變插入深度的方法去掃描流場(chǎng)，尋找平均流速點(diǎn)，以使測(cè)量做的盡量準(zhǔn)確。

在直管段較長(zhǎng)時(shí)，要把傳感器插入到管道內(nèi)徑的1/8處，最大可插到1/4處（采用標(biāo)準(zhǔn)表法、噴嘴等計(jì)量裝置）。很多流通式結(jié)構(gòu)中也采用插入式方法，傳感器插入已由廠家完成，仍然是整體標(biāo)定。 <br>　　2）自動(dòng)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)以SIEMENS公司的S7-200 PLC為控制核心，為防止流量信號(hào)抖動(dòng)或突變，PLC程序采用PID模塊運(yùn)算，從而保證了分級(jí)控制的可能運(yùn)行和放空氣總管的壓力基本穩(wěn)定。自動(dòng)分級(jí)控制的基本工藝如下：

1）事故放空氣一級(jí)常開(kāi)。

2）當(dāng)事故放空氣流量超過(guò)4000Nm3/h（出廠設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際工況通過(guò)觸摸屏調(diào)整，以下同），開(kāi)啟事故放空氣上第二級(jí)上的氣動(dòng)蝶閥。第二級(jí)開(kāi)始放空。

3）當(dāng)事故放空氣流量超過(guò)8000Nm3/h，開(kāi)啟事故放空氣上第三級(jí)上的氣動(dòng)蝶閥。第三級(jí)開(kāi)始放空。

4）當(dāng)事故放空氣流量超過(guò)12000Nm3/h，開(kāi)啟事故放空氣上第四級(jí)上的氣動(dòng)蝶閥。第四級(jí)開(kāi)始放空。

5）當(dāng)事故放空氣流量低于11000Nm3/h，第四級(jí)氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉。第四級(jí)停止放空。

6）當(dāng)事故放空氣流量低于7000Nm3/h，第三級(jí)氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉。第三級(jí)停止放空。

7）當(dāng)事故放空氣流量低于4000Nm3/h，第二級(jí)氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉。第二級(jí)停止放空。

如果放空氣為多碳成分，需要蒸汽消煙時(shí)，放空氣的流量信號(hào)也可以蒸汽消耗量的控制信號(hào)。

五、結(jié)論：

熱式流量計(jì)作為地面火炬的自動(dòng)分級(jí)控制應(yīng)用，已在我公司的多個(gè)地面火炬項(xiàng)目中得到試用，效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的，保證了地面火炬的安全運(yùn)行，值得推廣。需要注意的是：熱式流量計(jì)的安裝位置和方向很重要，需要在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注。