摘要: 介紹了硫磺制酸裝置各種介質流量計的選型及使用情況，探討了流量計應用的考量點、流量計檢定及能源計量的合規性等多方面問題。實踐證明: 自動化儀表控制是減少裝置安全風險的根本性手段。自動化儀表方案一定要簡單有效，配置的檢測設備要能很好適應所測量的環境，*好能達到 3年免維護穩定可靠運行，并且價格不高。
流量、物位、溫度、壓力是過程控制的四大參數，但流量的測量*為復雜。如何選用好流量計一直是行業難點。流量計相關的理論書籍很多，產品資料也很豐富，一方面很好地指導了流量計的應用，另一方面也容易產生選用流量計上的困惑。借鑒各行業積累的成功應用案例，是減小選用風險*為有效的途徑。如選用的儀表能一步測量到位、長期穩定運行，不僅能提高生產控制的安全可靠性，還能有效控制環保指標，節能降耗。
硫磺制酸裝置涉及的流量測量有工藝水、循環水、生活水、脫鹽水、污水、硫酸銨、硫酸鈉、液氨( 氣液混合氨) 、液體硫磺、130 ℃ 以下硫酸、230 ℃ 以下硫酸、低壓蒸汽、中壓蒸汽、壓縮空氣、儀表空氣、主風機風量、尾氣等。
 1 各介質流量計的選用
1. 1 工藝水、循環水、生活水流量測量工藝水、循環水、生活水流量測量可選用差壓類、電磁類、渦街類、旋翼螺翼類、渦輪類、超聲波等流量計。
水類介質一般不復雜，旋翼螺翼流量計( 或帶傳訊裝置) 和冷水流量計是較好的選擇。旋翼螺翼流量計阻力小，較為節能，量程比在 100 以上，有的甚至達到 250。在水流量大范圍變化時也能實現準確測量，其壽命一般超過 10 年，基本免維護。旋翼螺翼流量計價格非常便宜，是冷水流量計的 1 /2 以 下。如要冷水流量計運行超過 10 年，建議選用進口品*產品。
其他類型流量計量程比都比較小，一般在 30 以下; 有的價格高，有的需要維護，有的有可動部件。旋翼螺翼流量計也有可動部件，但大品*壽命一般在 10 年以上。
對于 DN800 以上大口徑流量測量，如輸送泵帶變頻裝置，仍推薦選用進口冷水流量計，可靠又節能; 如選國產產品，建議做好表頭備件。如對管路阻力不敏感，可考慮選用孔板流量計，其測量系統非常便宜。選超聲波流量計要慎重，因為管道的結垢、銹蝕和腐蝕*可能造成超聲波失信或信號品質差，從而導致測量失靈。
1. 2 污水流量測量
污水流量測量可選冷水流量計、差壓類流量計、超聲波流量計。硫酸的污水流量變化較大，推薦選用冷水流量計，其電*材質可考慮選用哈氏合金、鉭。
1. 3 脫鹽水流量測量
脫鹽水流量測量可選用差壓類流量計、旋渦類流量計。差壓類流量計如孔板或噴嘴流量計價格便宜，如量程比要求不高，可以選用。旋渦流量計推薦選用橫河 DY 型，筆者使用過十幾臺該類型的流量計，歷經 10 多年沒有一臺出現問題，該流量計還可以耐受很高程度的振動。對電導率較高的脫鹽水，也有建議選用電容式冷水流量計，但該流量計比較貴，并且在低電導率下運行不太穩定。
1. 4 硫酸銨、硫酸鈉流量測量
硫酸銨、硫酸鈉流量測量可選用冷水流量計、質量流量計。質量流量計可增選密度輸出，對硫酸銨、硫酸鈉的操作指標控制有幫助。不過結垢對質量流量計密度測量影響比較明顯，需定期清理，比如配管增加熱水或蒸汽的沖洗接口。
1. 5 氨流量測量
氨屬于價值較高的介質，且易氣化，建議氨流量測量直接選用質量流量計。該流量計不僅準確，且量程比高。選用前需對氨的壓力和溫度作細致考證。如確定氨存在氣液混相，建議選橫河質量流量計，流量大時還需多個流量計并聯使用。筆者有連續 4 年使用該流量計的經歷，該流量計可測量程比超過 600，物料核算合理且長期穩定。
1. 6 液體硫磺流量測量
液體硫磺流量測量可選用質量流量計、轉子流量計、超聲波流量計、楔式流量計、渦街流量計等。如該流量計長期測量穩定準確，可為有效預防升華硫提供條件，也便于核算消耗。經驗表明，羅斯蒙特 CMF 質量流量計可實現該目標。筆者曾用過一款 E+H 質量流量計，有時零漂特別大。橫河質量流量計據說也有成功運行的業績。有條件的單位盡量選用進口質量流量計。有資料或廠家對質量流量計有如下使用要求: 需要加支撐，手不能摸，風吹大了有影響，不能有安裝應力。實際這些要求都可忽略，現實應用中幾乎沒有這么理想的條件。轉子流量計容易出現卡澀。筆者認為，設備供應商可以對導向結構進行改進，以解決轉子流量計卡澀的問題。
超聲波流量計國外有應用業績，施工安裝稍顯麻煩，且價格較高。
楔式流量計因采用差壓原理，會有零漂，量程比偏低，準確性也不太高。
渦街流量計*好選用國產機械濾波產品，響應速度快，結構簡單，準確性尚可。如是卡片式，可不需要夾套。渦街流量計是以上流量計中價格*便宜的，可測量量程比在 10 以上; 如表頭質量好，可實現 3 年免維護運行。限于雷諾數考慮，表壓損稍大。筆者用過橫河 DY 產品，該流量計不穩定，甚至不能測量，可能其柱塞結構并不適合該測量環境。其他如 E+H 電容式流量計有撓舌結構，間隙小，有硅油; 羅斯蒙特流量計采用波紋管結構，下限死區大，探頭可在線更換。這些進口的渦街流量計結構比較復雜，不一定適用液體硫磺流量測量。
1. 7 130 ℃以下硫酸、230 ℃以下硫酸流量測量
130 ℃以下硫酸流量測量可采用冷水流量計，準確穩定。貿易計量時建議采用 2 個進口冷水流量計串聯對比使用，其精度可媲美質量流量計。也可采用質量流量計，但價格較高。筆者曾見過 2個進口質量流量計在常溫硫酸介質使用不到 3 年，振蕩管均在同一位置出現了裂紋。 230 ℃以下硫酸流量測量可采用弗萊克森超聲波流量計、多孔孔板流量計。如管道內壁腐蝕比較嚴重，超聲波流量計有可能會出現測量失靈。采用蒸發器酸側本身的壓差，也可以模擬出流量的測量，完全可滿足操作控制、聯鎖的需要。
1. 8 低壓蒸汽、中壓蒸汽流量測量
低壓蒸汽、中壓蒸汽流量測量可采用的流量計有差壓類( 孔板、多孔孔板、噴嘴、德爾塔巴、阿牛巴、V 錐) 流量計、渦街流量計。如需要測量范圍大、測量精度高，450 ℃ 以下蒸汽流量測量優先選用橫河 DY 渦街流量計，427 ℃以下也可選用其他進口品*產品。如測量元件需要檢定，則選標準孔板、噴嘴類流量計。現在使用文丘里流量計的用戶已經很少了。如溫度太高，口徑太大，特別是飽和蒸汽并需要檢定，噴嘴流量計幾乎是**的選擇。
如是生產操作控制需要，則以上流量計均可作為選用對象。但不推薦 DN150 以下選用差壓類流量計。該類流量計價格較高、測量范圍窄、精度較低。筆者曾遇到這種情況: 蒸汽管道 DN150 選用了多參量阿牛巴流量計，該流量計量程差壓不足 1 kPa，使用時出現測量波動范圍大( 0. 5 ～ 6. 0 t /h) ，物流核算偏大或不穩定; 換成進口渦街流量計后，流量基本穩定在 2. 2 t /h，完全符合工藝狀態，物流核算也準確，該流量計價格還便宜。但如下情況可以直接選高壓差標準孔板流量計: 流量波動范圍不大、對壓損不敏感、精度要求不高、要求投資成本低。
1. 9 主風機風量、尾氣流量測量主風機風量、尾氣流量測量建議直接選巴類流量計，有條件的廠家可選進口產品。進口巴類流量計一般壓差大、測量穩定性好、適應流態好、數學模型準確。巴類流量計壓損低，在大流量測量中，*低的阻力降具備很大運行效益。不建議選多孔板、V 錐、孔板等高壓差類型產品。尾氣在線分析廠家往往使用皮托管測量流量，測量值多只有實際值的 65%。能不能用該類流量計測量值得分析探討。筆者建議選巴類流量計。其有均壓結構，容易實現準確測量。
1. 10 壓縮空氣、儀表空氣流量測量壓縮空氣、儀表空氣流量測量可選用橫河 DY等進口品*渦街流量計，*好減小一級選型。該類流量計價格不高，量程比*大。
2 有關流量計應用的探討
2. 1 流量計是否可用的基本考量點
實際流量發生變化時流量計測量的值也要相應變化; 實際流量為 0 時，流量計測量結果也要為零( 可有限切除) 。無論什么產品，如不能連續 1 年以上實現這兩點要求，產品質量都值得懷疑。如產品經過認真分析整改仍然實現不了，就應考慮改型或改換產品。
流量測量是否正常，有時受安裝因素影響。比如曾有一臺 V 錐流量計測量蒸汽，原來經常出現蒸汽實際流量為 0 時流量計測量值卻為滿值，且不隨實際蒸汽流量的變化而變化的問題。但該流量計取壓整改后恢復正常。
筆者曾試驗過 2 個國產品*渦街流量計測量壓縮空氣流量，均出現實際流量變大時渦街流量計測得的流量反而變小，而串聯的橫河 DY 渦街流量計反應正常。說明實現上述兩個考量點并不容易。
2. 2 流量計檢定
有些流量計實際上是無法得到法定檢定結果的，比如測量蒸汽的 V 錐、德爾塔巴等流量計，但實際應用中仍會大量使用。一些產品樣本所宣稱的精度或檢定也**于水的標定結果，實際精度大多沒有實際標準去驗證，也得不到蒸汽條件下的檢定**。迄今為止，筆者沒有了解到哪個用戶能全面地、真正地按規范要求對強檢流量計實施檢定，檢定往往是選擇性的、局部的。這當然也不能完全怪用戶的不作為，操作上實在有難度，財力物力消耗巨大; 某些介質能有一個流量儀表反映流量變化趨勢就不錯了。這些難題值得行業人員不斷地研究和探討。
2. 3 關于直管段
大多數流量計都需要直管段，但如果實際條件實在不能滿足，技術人員可通過分析管路的流態、合理選 型、調整施工安裝方式，實現較好的測量效果。
比如測量鼓風機 DN1 800 空氣管壓縮氣體流量，風機出口直管段只有 5 m 左右，進口直管段 4 m左右，進、出口管兩端都是 90°彎。初始流量計安裝在出口管，流量測量值直接超過量程，后改為安裝到風機進口。改造后，無論采用進口或國產的均速管、V 錐流量計，均實現了很好的測量效果。再如其他管段式儀表，工藝管和流量計兩者的內徑差或安裝錯位大多會導致測量值超標。 2. 4 關于差壓式流量計以筆者看來，差壓式流量計遠沒有理論所講的那么簡單。
示例 1: 2 種類型流量計串聯測量 0. 5 MPa、微過熱、20 t /h 的蒸汽流量。兩表相距 6 m 左右，采用同一溫度和壓力、使用相同溫壓補償模塊進行補償。測量結果曲線見圖 1。

根據物料平衡反復研究，渦街流量計測量的質量流量動態曲線比較客觀反映了蒸汽流量的變化; 而 V 錐流量計測量的質量流量偏大 5%。說明該差壓流量計元件沒能產生和實際流量變化對應的差壓。
示例 2: 德爾塔巴和 V 錐流量計串聯測量某蒸汽流量。蒸汽流量在 40 t /h 左右時，德爾塔巴流量計測量值比 V 錐流量計少 6 t /h。根據物料平衡分析結果來看德爾塔巴流量計更準確。在運行 4 年 后，德爾塔巴測量值出現下降，2 個流量計測量差增加到 10 t /h。經各方面檢查無明顯異常。這說明有的差壓類流量計產生的差壓值穩定性不好。
示例 3: 某測量水流量的 V 錐流量計開始時測量正常，運行 3 年后無法正常測量。技術人員多次檢查和調試都沒有效果，換冷水流量計后測量非常靈敏穩定。這進一步說明了差壓類流量計的復雜性。介質流態對差壓類流量計測量結果也有巨大影響。
有廠家推出槽管差壓式流量計。這種創新精神及解決用戶的可測量問題值得稱贊。但其宣稱槽管差壓式流量計有 500 ∶ 1的量程比值得商榷。先不說測量元件線性度、可重復性、普適性是否都處于數學可明確表達的范圍，至少不能把差壓變送器可測量出的差壓值，比如將幾十帕或幾百帕以下，也直接理解為能反映流量值。正如幾乎所有差壓變送器測量流量時都有零漂一樣，正負漂移都不能當做流量的測量值，多大的漂移不能算其實有時候很難界定。其對常用流量范圍的測量值有多大影響也不易評估。
2. 5 渦街流量計
渦街流量計原理上與介質性質無關，沒有可動部件，沒有差壓式流量計類似的零漂，量程比大，且國外品*產品測量模型成熟，產品不容易損壞。這也是筆者推崇進口渦街流量計的原因。
某國產產品宣稱其渦街流量計量程比超過80 ∶ 1，從理論上和實踐應用上都難以置信。筆者曾就液體硫磺流量測量向其咨詢，反饋的結果是和常規渦街流量計的可測量范圍差不多，壓損還更大，價格很高，已接近質量流量計價格了。旋進旋渦流量計應用時*好加過濾器，以防止堵塞。
2. 6 不輕易使用插入式流量計
類似插入式冷水流量計、插入式渦街流量計、靶式流量計等，以點帶面測量流量本身有難度，介質往往因為流量計的插入導致介質流態更加惡化，更難準確測量。靶式流量計還存在非流量應力產生的嚴重干擾問題。
2. 7 能源計量的合規性
GB 17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》對各能源介質測量準確性要求很高。其實有些介質流量的測量，不要說準確度要求，有時連是否能穩定可靠的測量都很困難。產品價格昂貴、流量計的周期檢定也是生產廠家難以逾越的坎。
2. 8 安全儀表系統
2014 年，**安監總局發布〔2014〕116 號文《**安全監管總局關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見》，相關內容有: 1) 從 2018 年 1 月 1 日起，所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統。其他新建化工裝置、危險化學品儲存設施安全儀表系統，從 2020 年 1 月 1 日起 ，應執行功能安全相關標準要求，設計符合要求的安全儀表系統; 在役裝置 2019 年底前完成安全儀表系統評估和完善工作。 2) 老舊裝置及新建項目如未配套安全儀表系統和未進行 SIL 定級則將不核發新的《安全生產許可證》。
筆者無法預測該規定是否會得到認真有效地執行，但面對日益嚴格的安全管控趨勢，硫酸行業這么多生產廠該何去何從。
安監總科技〔2016〕100 號文《關于推動安全生產科技創新若干意見》指出，應系統部署機械化換人、自動化減人這一科技創新在安全生產中對遏制重特大事故的作用。顯然，實施好的流量儀表檢測方案，能促進這些工作，也是基礎性工作。
筆者認為，自動化儀表控制才是減少裝置安全風險根本性的主要手段。其中需要注意以下兩點:
1) 儀表選型要很好適應所測量的環境，*好能達到 3 年免維護穩定可靠運行，冗余的儀表也要滿足。筆者過去十幾年使用國產帶有電子線路的儀表中，3 年內大部分都會出現故障，甚至報廢。而進口的( 含合資) 大多數產品十幾年自身不會出現故障，偶爾會有測量問題。
2) 涉及聯鎖、控制、報警等諸多相關內容，都需要將工作做扎實。自動化儀表方案一定要優化有效，配置的檢測設備*好一步到位成功運營，且價格不高。只有這樣，類似的安全儀表系統、自動化減人才能得到公司的大力支持，**的政策才能真正落地，企業的安全才能得到真正的、*大程度的保障。