摘(zhāi)要：焦化廠在外(wài)供煤氣管道上(shàng)安裝 插(chā)入式渦(wō)街流量計(jì) ,經嚴(yán)格的參數設置(zhì),投入使(shǐ)用。與 孔闆流(liú)量計 和羅(luó)茨流量計相比,在流(liú)速大于5m/s時渦街(jiē)流量(liàng)計 的(de)精度(dù)較(jiào)高,并具(jù)有測量範圍寬(kuān),安裝(zhuāng)、維(wéi)修方便(biàn),清洗、維護費用(yòng)低等特點。
随着(zhe)我國(guó)城市(shì)煤氣的不斷發展,一(yī)些(xiē)冶金焦(jiāo)化廠的焦爐(lú)煤氣向(xiàng)供民用煤氣的(de)方向發展(zhǎn)。因此(cǐ),煤氣計(jì)量(liàng)問題變得(dé)比較突出(chū),對煤氣計(jì)量的(de)精度(dù)要求(qiú)也越(yuè)來越高。過(guò)去一般采(cǎi)用差壓流量裝置,80年代初(chū)開始采用(yòng)渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)測(cè)量焦爐煤(méi)氣(qì)流量。
1孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)裝(zhuāng)置
　　孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)計量系(xì)統一般由标(biāo)準(zhǔn)孔闆、 差(chà)壓變送(sòng)器 、開方器(qì)及比(bǐ)例積(jī)算器(qì)組成(chéng),是目前應用比較廣泛的流量(liàng)計量(liàng)方(fāng)法(fǎ)之一(yī),它具(jù)有結構簡(jiǎn)單、使用壽(shòu)命長等(děng)優點(diǎn),目前已(yǐ)形成了(le)标準化(huà)和系列化。焦化(huà)廠外(wài)供煤氣在1985年以(yǐ)前(qián)一(yī)直采用孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)進行(háng)焦(jiāo)爐煤氣(qì)的計(jì)量,在實際(jì)應用中發(fā)現有(yǒu)以下不足(zú):(1)因煤氣爲濕氣體,冬(dōng)季保溫(wēn)不好(hǎo)時(shí)孔闆易凍,影響計量(liàng)裝置正常工作(zuò)。(2)焦爐煤氣中成(chéng)分複(fú)雜,含有焦(jiāo)油、萘等多(duō)種雜(zá)質(zhì),長期使(shǐ)用會(huì)使(shǐ)孔闆孔(kǒng)徑結(jié)污變(biàn)小,銳(ruì)邊(biān)被髒物(wù)複蓋(gài),直接(jiē)影響(xiǎng)計量(liàng)精度。另(lìng)外導壓管堵塞(sāi)的現象(xiàng)也時有發生。(3)因(yīn)煤(méi)氣受(shòu)溫度、壓(yā)力、密(mì)度(dù)影響較(jiào)大。一(yī)般中(zhōng)小型(xíng)焦化廠在(zài)設計(jì)中沒有考(kǎo)慮補償(cháng)問(wèn)題(tí)。因(yīn)此,冬(dōng)夏兩季測(cè)量(liàng)誤差較大。(4)孔闆流(liú)量計适用于穩定、連(lián)續(xù)工作。其(qí)量程比爲1∶3。(5)孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)至少每(měi)年要清洗(xǐ)一次,清洗(xǐ)時(shí)必須停(tíng)産。對(duì)于一(yī)些大(dà)管(guǎn)道(dào)拆裝相當(dāng)困難,中(zhōng)小型企(qǐ)業難(nán)以具(jù)備孔(kǒng)闆裝配能(néng)力,有(yǒu)的一(yī)安裝而訂(dìng)終(zhōng)身,難以(yǐ)滿足(zú)計量要求。
2渦街(jiē)流量(liàng)計
2.1渦街流量計(jì)的(de)工作原理
　　渦(wō)街(jiē)流量計屬于(yú)流(liú)體振動(dòng)式流量計,在(zài)管(guǎn)道内(nèi)紊亂流動(dòng)的介質撞(zhuàng)到非(fēi)線性擋(dǎng)體(發生(shēng)器)上(shàng),擋體的形(xíng)狀和(hé)紊流速度(dù)是兩個決定參數。當流體流經(jīng)擋體時,在(zài)擋體(tǐ)兩側交(jiāo)替地分(fèn)離出漩渦(wō),形成“卡門(mén)渦(wō)街(jiē)現象(xiàng)”見圖1。卡(kǎ)門渦街(jiē)的頻(pín)率與流速(sù)成正比。在流體中插入(rù)柱狀物體時頻率與流(liú)體流(liú)速(sù)的關系(xì)可用式(1)表示:

式(shì)中f——漩渦頻率;v——管(guǎn)道内平均流速(sù);d——柱狀(zhuàng)擋(dǎng)體迎流面寬度;d——流體所在管(guǎn)道(dào)内徑;st——斯(sī)特(tè)羅(luó)哈爾數,在雷諾數104～106範圍(wéi)内(nèi)爲無量綱常數。
　　由式1可見,通過(guò)測量渦街(jiē)頻率(lǜ),就可算出流速(sù)v,再由流(liú)速(sù)求(qiú)出(chū)流量(liàng)q。當漩渦在(zài)柱體(tǐ)兩側産生(shēng)時,柱體受到與(yǔ)流向垂直的交(jiāo)變升(shēng)力的作(zuò)用(yòng),升力(lì)的變(biàn)化頻(pín)率就是漩渦頻(pín)率。利(lì)用埋(mái)設在(zài)柱體(tǐ)内的壓電(diàn)檢測(cè)原(yuán)件(jiàn)測(cè)出(chū)升力的變化,将(jiāng)升力的變(biàn)化轉(zhuǎn)爲電的頻率信(xìn)号,輸送(sòng)到(dào)轉換(huàn)器,再進(jìn)行放大(dà)和整(zhěng)形(xíng),形(xíng)成頻率與電流成正(zhèng)比的模拟電壓(yā)或電(diàn)流可以進(jìn)行瞬(shùn)時指示或累和(hé)計算(suàn),見圖2。


2.2渦街(jiē)流量計(jì)的特(tè)點(diǎn)
　　渦街流量計的特點是:(1)渦街流量計體積小,重(zhòng)量輕,安(ān)裝方便(biàn),可以(yǐ)不停産安(ān)裝、拆(chāi)卸、清洗和維修。(2)測量範圍(wéi)寬,量程比(bǐ)可達(dá)1∶10,幾乎不受介質(zhì)溫度、壓(yā)力(lì)、密度(dù)的影響(xiǎng)。可(kě)以測(cè)量空氣、氧(yǎng)氣、煤(méi)氣、蒸汽(qì)、水和低粘度的其他流(liú)體。測量時氣體(tǐ)流速應大于5m/s,水(shuǐ)的流速(sù)應在0.5～6m/s之(zhī)間。(3)管道系統振(zhèn)動有可能疊加(jiā)到漩渦分離頻率上,這(zhè)将使測量結(jié)果不準确(què),在小流量(liàng)時幹擾特(tè)别突出。
3渦(wō)街流量計(jì)的應(yīng)用
3.1渦(wō)街流(liú)量計的安裝
　　焦(jiāo)化廠(chǎng)三組六六型焦(jiāo)爐,向(xiàng)棗莊(zhuāng)市供(gòng)應煤氣(qì)10萬m3/d。1990年10月(yuè)在外供煤(méi)氣管道上(shàng)帶(dài)壓(yā)不停(tíng)産安裝了雙發生體cwl-g104c-1插入式渦(wō)街流量計,整個(gè)安裝過程(chéng)從開(kāi)口焊接(jiē)到參數(shù)設置調試完成僅用3h。
3.2現場調試(shì)
3.2.1儀表常(cháng)數(shù)的(de)計(jì)算儀表出(chū)廠時(shí)已給出了探頭(tóu)插入(rù)管道中心的儀表常(cháng)數,安(ān)裝時(shí)隻需按現場實(shí)際條件換(huàn)算成儀表(biǎo)流量(liàng)常數(shù)kq即可(kě)。爲此(cǐ),需(xū)進行流場修(xiū)正和(hé)阻塞修正(zhèng)換算:
kq=kv/tua(2)
式中(zhōng)kq——儀表(biǎo)常數(shù);kv——儀表出廠(chǎng)時的(de)标(biāo)定(dìng)常數;t——流(liú)場修正系數(shù);u——阻塞修正(zhèng)系數;a——管道内(nèi)斷面面(miàn)積,a=πd2/4。
流場(chǎng)修正系數α可按下式計(jì)算:

式中θ——管道内平均突出(chū)物(wù)高(gāo)度,mm;re——雷諾準數,re=354×10-3qdv;q——體(tǐ)積流量(liàng),m3/s;v——工作狀(zhuàng)态下介質的運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s。
阻塞修(xiū)正系數u按下式(shì)計算(suàn):

式中d——插入(rù)杆直(zhí)徑,mm;d——管道内(nèi)徑,mm。
3.2.2由不鏽鋼探(tàn)頭引起(qǐ)的流量(liàng)修正系數kt爲:
kt=1-4.8×10-5(t-20)(5)
式(shì)中t——使用狀态下(xià)的溫(wēn)度(dù)。
3.2.3k′q值的換算
　　測量煤氣時(shí),需要把儀(yí)表顯(xiǎn)示值(zhí)換算爲标(biāo)準狀态p=101325pa,t=20℃的(de)流量(liàng),并對儀表(biǎo)常數(shù)進行(háng)溫(wēn)度(dù)壓力(lì)修正:

式中p——使用(yòng)狀态下的壓力(lì),pa;t——使用(yòng)狀(zhuàng)态下的溫度,℃。
根據上述(shù)計算值設置流量計積算儀的(de)常數開(kāi)關(guān)。
4對比标定(dìng)
　　氣源(yuán)廠、煤(méi)氣公司和儀表(biǎo)制造廠三家共(gòng)同對(duì)渦街、孔闆(pǎn)、羅茨(cí)三種流量計進行了(le)對比(bǐ)标定(dìng)。三(sān)種儀表(biǎo)的安(ān)裝位(wèi)置見圖3,标(biāo)定數據見(jiàn)表。


　　從計量裝置(zhì)的角(jiǎo)度出發,羅(luó)茨流量計是容(róng)積式(shì),計量值在小(xiǎo)流量時比渦(wō)街和孔闆流量(liàng)計高。從表(biǎo)中看(kàn)出流速低于5m/s時(shí)羅茨表計(jì)量值高于渦(wō)街(jiē)和孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì),說明渦街和孔闆流(liú)量計(jì)在流(liú)速低時計量值偏低(dī)。高流速(sù)時(shí)渦街流量計的(de)量值(zhí)大于(yú)羅茨(cí)流量(liàng)計的顯示值,說(shuō)明渦(wō)街(jiē)流(liú)量計在流(liú)速大于5m/s才(cái)能發揮理想(xiǎng)計(jì)量性能。從(cóng)工藝(yì)上看(kàn)出,渦街流(liú)量計在羅茨表(biǎo)之(zhī)前,無旁通,無(wú)洩漏。而(ér)羅茨表(biǎo)前有幹(gàn)脫設備(bèi),煤氣(qì)中的一些(xiē)雜質(zhì),已被過濾(lǜ),再加上閥門的(de)洩漏,因(yīn)此,羅茨(cí)表計(jì)量值(zhí)低于(yú)渦街流量計是(shì)正常(cháng)的。
5結語
5.1對(duì)渦(wō)街流量(liàng)計的跟蹤(zōng)對(duì)比和數(shù)據分析(xī)表(biǎo)明,在(zài)流量正常情況(kuàng)下,渦街流量計(jì)精度(dù)比孔闆高(gāo)。在低流速或(huò)間(jiān)斷供氣時,流量(liàng)計量值(zhí)偏低,有(yǒu)時有(yǒu)失準現象(xiàng)。
5.2渦街流量計拆(chāi)裝,維(wéi)護方便(biàn),清洗、維護費用低(dī),不會因拆裝、檢(jiǎn)修而影響生産。
5.3在煤(méi)氣溫(wēn)度較(jiào)低時,渦街探頭易結萘(nài)及髒物(wù),實際使用時應(yīng)加以(yǐ)注(zhù)意。

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