熱式流量計是火炬系統中流量監測的最佳選擇，通過安裝在地面火炬來氣總管上熱式流量計獲取流量信號，從而進行地面火炬的分級控制，即可保證來氣總管壓力穩定，又可避免“拉鋸現象”，從而保證地面火炬的安全運行。

一、前言：

地面火炬主要是指是封閉式地面火炬，是工業火炬中的一種。而工業火炬系統是用來處理石油化工廠、煉油廠、化工廠及其其它工廠或裝置無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施，是保證工廠安全生產、減少環境污染的一項重要措施。

二、概述：

地面火炬氣系統主要由擋風墻、火炬塔、燃燒器、工藝管路、點火裝置、控制系統、閥門儀表、分液罐、防回火裝置等組成。工藝流程圖如下：

分級控制時地面火炬的一個主要特點，它的基本原理是：地面火炬的燃燒部分有許多燒嘴組成，根據工藝要求分為幾組，由不同的氣動閥門控制（第一級直通，不設閥門），工作時，控制系統根據放空氣的流量大小，控制閥門動作，從而控制燃燒的燒嘴數量，保證了所有進入地面火炬的放空氣的正常安全燃燒排放。

傳統的地面火炬采用放空氣的壓力信號作為分級控制，也就是通過流量憋壓，放空氣流量大，壓力就大，控制系統就打開閥門，從而通過燒嘴燃燒排放，使放空氣泄壓，如果放空氣壓力繼續增高，再繼續打開閥門，使更多的燒嘴燃燒排放。如果壓力下降，控制系統會關閉閥門，減少燒嘴燃燒排放。從而達到對放空氣的穩定排放。

但這種控制方式有它的缺點：第一通過壓力信號進行流量分級控制時一種間接控制，是通過把介質壓力憋起來而得到分級控制信號，所以會造成信號滯后，而且控制精度不高；第二采用壓力信號進行分級控制會造成“拉鋸現象”，由于分級控制的信號源為壓力信號，當壓力增高時，控制系統會打開第二級閥門，而此時由于放空氣管道內聚集的大量放空氣通過第二級燒嘴燃燒排放而泄壓，造成壓力信號會急劇下降，短時間內不能回復至正常水平，控制系統會關閉第二級閥門。第二級閥門關閉后，放空氣管道內的壓力又會急劇增高，控制系統又會打開第二級閥門，周而復始，這就是所謂的“拉鋸現象”，這種現場不僅影響地面火炬的安全運行，而且會對閥門、控制系統等造成損壞，從而帶來更大的隱患。

為此我們決定在放空氣管道上增加流量計，通過對放空氣流量的檢測來進行分級控制，從而徹底克服上述缺點和隱患。經過對市場上所有流量計的分析研究與對比，我們最終選擇熱式流量計，原因有三：

1、熱式流量計不會對放空氣管道造成節流，最大限度的保證了火炬系統的安全；

2、熱式流量計具有量程比寬、耐高溫、耐腐蝕、安裝便捷的優點。理論上熱式氣體質量流量計量程比可以達到1：1000，在工業在線儀表中目前只有熱式流量計可以實現這么高的量程比，可以實現從極小量程到極大量程的測量范圍。

3、熱式流量計在介質流量超量程時不會對流量計本體造成物理性損壞。

三、熱式流量計：

熱式氣體質量流量計是基于熱擴散原理的氣體流量測量儀表，與其它氣體流量計相比，它具有長期穩定、重復性好、安裝維護方便、壓損小等優點，且不需要進行壓力和溫度修正，能直接測量氣體的質量流量，一支傳感器可以同時進行低量程和高量程的流量測量，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量。熱式流量計特別適用于大口徑管道的測量及在線不間斷工藝流程情況下的安裝、拆卸和維護。該產品已廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、水處理、電子食品等行業。

四、項目實施：

1、流量計安裝

⑴、安裝位置及對管道的要求

流量計安裝在放空氣來氣總管的直管段，應遠離彎頭，障礙物，變徑，閥門，以保證有一個穩定的流場，一般要求有一個較長的上下直管道，前直管段長大于10D，后直管段長大于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，具體安裝要求如下：

1）插入深度的規定：

氣體在管道中流動，管道中各點的流速是不同的，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描述管道中介質流動速度，而流量計的安裝是把傳感器插到平均流速點處，并且傳感器開口和流動方向一致。平均流速點找得準確與否，直接關系到測量的準確性。現場管道中很少有理想的流動，需要現場修正。在大口徑測量及段短的場所，一般采用插入式結構，往往可以用改變插入深度的方法去掃描流場，尋找平均流速點，以使測量做的盡量準確。

在直管段較長時，要把傳感器插入到管道內徑的1/8處，最大可插到1/4處（采用標準表法、噴嘴等計量裝置）。很多流通式結構中也采用插入式方法，傳感器插入已由廠家完成，仍然是整體標定。 <br>　　2）自動控制系統

控制系統以SIEMENS公司的S7-200 PLC為控制核心，為防止流量信號抖動或突變，PLC程序采用PID模塊運算，從而保證了分級控制的可能運行和放空氣總管的壓力基本穩定。自動分級控制的基本工藝如下：

1）事故放空氣一級常開。

2）當事故放空氣流量超過4000Nm3/h（出廠設置，現場可根據實際工況通過觸摸屏調整，以下同），開啟事故放空氣上第二級上的氣動蝶閥。第二級開始放空。

3）當事故放空氣流量超過8000Nm3/h，開啟事故放空氣上第三級上的氣動蝶閥。第三級開始放空。

4）當事故放空氣流量超過12000Nm3/h，開啟事故放空氣上第四級上的氣動蝶閥。第四級開始放空。

5）當事故放空氣流量低于11000Nm3/h，第四級氣動蝶閥關閉。第四級停止放空。

6）當事故放空氣流量低于7000Nm3/h，第三級氣動蝶閥關閉。第三級停止放空。

7）當事故放空氣流量低于4000Nm3/h，第二級氣動蝶閥關閉。第二級停止放空。

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

五、結論：

熱式流量計作為地面火炬的自動分級控制應用，已在我公司的多個地面火炬項目中得到試用，效果良好，達到了預期目的，保證了地面火炬的安全運行，值得推廣。需要注意的是：熱式流量計的安裝位置和方向很重要，需要在項目實施過程中重點關注。