摘(zhāi)要(yào):針對(duì)冶金工業煤氣(qì)在線流(liú)量測量裝置實際運行(háng)狀況,重點從地(dì)域環境、可測量(liàng)介質(zhì)适應性、測(cè)量(liàng)裝置的(de)工藝(yì)技術(shù)要(yào)求、量程範圍、耐磨性、直(zhí)管段要(yào)求、設備維護(hù)及節能等(děng)方面,探讨(tǎo)了彎管流(liú)量計 與孔(kǒng)闆流量計 的性(xìng)能比較(jiào),爲(wèi)工業(yè)煤氣測量(liàng)計量(liàng)設備(bèi)的選型提(tí)供參考(kǎo)。
1.前(qián)言
　　冶(yě)金工業煤氣中(zhōng)含有大量(liàng)的粉(fěn)塵、水(shuǐ)、焦油和萘(nài),測量(liàng)計量冶金(jīn)工業煤氣的(de)流(liú)量設(shè)備(bèi)運(yùn)行狀(zhuàng)況不(bú)好,是國内外測(cè)量計量領(lǐng)域(yù)中公認的難(nán)題。目前,對冶金(jīn)工業煤氣的測量計量,使用較(jiào)多的是孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)、質量流量(liàng)計和渦節流(liú)量(liàng)計。相(xiàng)比之(zhī)下，孔闆流量(liàng)計相對(duì)穩定,使用也更(gèng)爲廣泛。但是,孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)計在使(shǐ)用過程中因有(yǒu)大量雜質堆積,焦油和萘附着(zhe)在孔闆流量計(jì)的測(cè)量刀(dāo)口上(shàng)、導壓管上(shàng),易造(zào)成堵塞及(jí)凍管(guǎn)現象。近年來,彎(wān)管流量計在冶(yě)金工業煤氣(qì)計(jì)量中得(dé)到(dào)應用,取得了較好的(de)使用(yòng)效果。對八鋼冶(yě)金工業煤(méi)氣流量(liàng)計量中(zhōng)使用孔闆流量計和(hé)彎管流量(liàng)計的狀(zhuàng)況(kuàng)進行(háng)分(fèn)析,以(yǐ)供同行(háng)參考(kǎo)。
2工作(zuò)原理
2.1彎管(guǎn)流量計的工作原(yuán)理(lǐ)
　　彎管流量(liàng)計是一種(zhǒng)差(chà)壓式(shì)流量計,其差(chà)壓的産生是靠流體(tǐ)流經(jīng)彎管時,由于彎(wān)管的(de)約束(shù)和彎管管壁的導流(liú)作用,使流(liú)體(tǐ)在彎管内作近似(sì)于圓周運(yùn)動産生慣性離心力(lì),該離心力(lì)的大(dà)小與流(liú)體的流(liú)速、流體質(zhì)量(密度)以及做圓周(zhōu)運動的(de)曲(qǔ)率半徑等(děng)因素(sù)有關(guān)。在彎管的(de)内側(cè)流速會逐(zhú)步增(zēng)大,而外(wài)側(cè)流速(sù)卻逐(zhú)步減小,形(xíng)成了各(gè)個過流(liú)面的近似梯形(xíng)速度(dù)分布(bù),這種(zhǒng)梯形分布狀态(tài)在彎管45°截面處(chù)達到極限狀态(tài)。根據質(zhì)量守恒(héng)定律、能量(liàng)守恒(héng)定律和動量守(shǒu)恒定(dìng)律,流(liú)體在(zài)管道中(zhōng)流動時,相同過(guò)流斷面(miàn)各元流質點的(de)能量不變,各質(zhì)點流(liú)速(sù)的(de)變化(huà)形(xíng)成了(le)彎管内(nèi)的外(wài)側壓差(chà)△p,進而方便地(dì)測量(liàng)出管(guǎn)道(dào)内流體(tǐ)的流(liú)速和流量(liàng)值。彎管(guǎn)截面流(liú)速分布示(shì)意圖如圖1所示。
 
2.2孔闆流量計(jì)的工作原理
　　當氣(qì)體流(liú)經管道内的節(jiē)流件闆片時,流(liú)體在節流件闆片前後(hòu)形成壓差,緻(zhì)使氣體在(zài)管(guǎn)道内(nèi)的(de)流速(sù)增加(jiā),靜壓(yā)力下降。氣體(tǐ)的流量增大時(shí),産(chǎn)生的(de)壓差(chà)值也随着(zhe)增大,根據流動(dòng)連續(xù)性方程(質量守(shǒu)恒定律)和(hé)伯努力(lì)方程(能(néng)量守(shǒu)恒定(dìng)律),測(cè)量出節(jiē)流件闆(pǎn)片差壓值的大(dà)小，計量出氣體(tǐ)流量值。孔闆流量計測量(liàng)原理見圖2。
流量方程(chéng)爲：
 
 
3.性能比(bǐ)較(jiào)
　　在冶金工(gōng)業煤氣測量(liàng)計量中,彎管(guǎn)流量(liàng)計較孔闆(pǎn)流量計具(jù)有許(xǔ)多優越(yuè)性(xìng)。
3.1節能(néng)效果(guǒ)好
　　彎(wān)管流(liú)量(liàng)計(jì)因其獨特(tè)的測(cè)量原理,沒(méi)有其他流(liú)量計(jì)必須具(jù)備的節(jiē)流件(jiàn)或插入件(jiàn),最大限度地減(jiǎn)低了(le)因計(jì)量檢(jiǎn)測器具帶(dài)來的(de)流體在管道内的壓(yā)力(lì)損失,減(jiǎn)少(shǎo)了(le)加壓設備(bèi)的投入(rù)和加壓設備(bèi)的電(diàn)能消耗。由(yóu)于孔闆流(liú)量計(jì)是利用對(duì)流體(tǐ)節流裝置(zhì)施行節.流産生(shēng)的差壓(yā)來(lái)測量(liàng)流體流量,流體(tǐ)在孔(kǒng)闆上存在壓力損失,因此(cǐ)使用(yòng)時爲了(le)保(bǎo)證孔(kǒng)闆流量計(jì)的測(cè)量(liàng)精度,在(zài)選定(dìng)孔闆流量(liàng)計的工作(zuò)壓差(chà)時都取(qǔ)高壓差(chà)值。通(tōng)常情況下(xià)，該節(jiē)流壓力損(sǔn)失(稱爲不(bú)可恢(huī)複(fú)壓力損失)可(kě)達孔闆運行流(liú)量下(xià)産生(shēng)壓差(chà)值的30%～70% (與孔闆的(de)β值有關)。孔闆流(liú)量計壓力(lì)損失(shī)等損耗(hào)量(liàng)用見表1。
 
3.2設(shè)備(bèi)使(shǐ)用狀況較好(hǎo)
　　冶金工(gōng)業煤氣(qì)中(zhōng)，含有(yǒu)大量的粉塵、水(shuǐ)、焦油和萘,使很(hěn)多流量測(cè)量計(jì)量設備不能正常工(gōng)作。彎管流(liú)量計的(de)特(tè)殊結(jié)構和導壓管上(shàng)的三通閥可在正常(cháng)工作狀态(tài)下清除傳(chuán)感器的堵塞附着物(wù),實用便(biàn)利,在現(xiàn)場試用(yòng)4年來從(cóng)未發生堵(dǔ)塞現(xiàn)象。
3.3彎(wān)管流量計(jì)結構簡單(dān)
　　彎管(guǎn)流量(liàng)計的彎(wān)管(guǎn)傳感器,是(shì)一個(gè)90的标(biāo)準彎管,内(nèi)部沒(méi)有任何節流件(jiàn)和(hé)插入件(jiàn),是測(cè)量元件中(zhōng)簡單實用(yòng)的測(cè)量件。随(suí)着機械(xiè)加工業的快速發展和精度高(gāo)數控機床用于(yú)機械(xiè)加(jiā)工業,彎管流(liú)量傳感器的加(jiā)工精(jīng)度不斷(duàn)提高,質量越(yuè)來越好。 彎管流量計(jì)的直管段要求(qiú)前(qián)5d,後(hòu)2d,孔闆流量計(jì)的直管(guǎn)段要求(qiú)前10d,後5d。彎管流量計的(de)重(zhòng)複性好,可(kě)達0.2%。
3.4彎(wān)管流(liú)量計适應(yīng)性強,量(liàng)程(chéng)範圍(wéi)寬
　　彎(wān)管流量計(jì)在高溫(wēn)、高(gāo)壓、沖(chòng)擊、振(zhèn)動、潮濕、粉(fěn)塵等(děng)惡(è)劣(liè)環境條件(jiàn)下,優于孔(kǒng)闆流量計,震動(dòng)和沖擊(jī)對彎管(guǎn)流量(liàng)傳感(gǎn)器的(de)正常(cháng)工作幾乎(hū)沒有影(yǐng)響,高溫、高壓(yā)對(duì)彎(wān)管流(liú)量計來說隻要采用(yòng)與工藝管(guǎn)道相同(tóng)的材質,就可(kě)以解決。
　　彎(wān)管流量傳感器(qì)的幾何尺寸(cùn)幾(jǐ)乎沒有限(xiàn)制,管(guǎn)徑的(de)大小(xiǎo)從幾十毫(háo)米到(dào)2n以上(shàng),隻要彎(wān)管的彎(wān)徑比符合(hé)規定要求,都可以做(zuò)爲傳感器進行流量測(cè)量。
　　彎管(guǎn)流量計的(de)設計(jì)特點最适合在高溫、高壓狀态下(高(gāo)溫(wēn)蒸汽、高(gāo)溫水)的流量計(jì)量,可降低能源(yuán)損耗,降低壓力損失,提高(gāo)供熱(rè)效率。
彎管流量(liàng)計的(de)量程比可(kě)達(dá)10: 1,孔闆流量計(jì)的量(liàng)程(chéng)比(bǐ)一般爲35: 1.
3.5彎管流量傳(chuán)感器(qì)的耐磨性(xìng)好
　　因(yīn)彎(wān)管(guǎn)流量傳感(gǎn)器(qì)的特殊(shū)結構,内部沒有任何(hé)節流件和(hé)插入件(jiàn),固彎管(guǎn)流量(liàng)傳感(gǎn)器幾乎不(bú)存在(zài)磨損(sǔn),是保證彎(wān)管流(liú)量計長期(qī)運行精度不變(biàn)的重要條(tiáo)件(jiàn)。孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)入(rù)口邊緣(yuán)尖銳度對磨(mó)損(sǔn)十分敏感,隻要(yào)有微(wēi)量的磨損,就會(huì)直接(jiē)影響(xiǎng)到測(cè)量精(jīng)度,在(zài)氣體的長(zhǎng)期高(gāo)度沖刷下,也會使孔闆開孔直(zhí)角入口的(de)邊緣很快鈍化,使測(cè)量精度(dù)系統發生變化造(zào)成誤(wù)差。
3.6彎管流量計(jì)安裝方(fāng)便,維護(hù)量小
　　彎管流量計具有(yǒu)良好的(de)耐磨性(xìng),長(zhǎng)期運(yùn)行的穩定(dìng)性和(hé)可在線進行清(qīng)污等特點(diǎn),可采(cǎi)用直接焊(hàn)接的(de)方法(fǎ)進行安裝(zhuāng),避免了流(liú)量測量裝(zhuāng)置現(xiàn)場跑(pǎo)、冒、滴(dī)、漏,令(lìng)人頭痛的(de)問題(tí),降低(dī)了安裝費(fèi)用。
　　由于彎(wān)管流量計(jì)一次(cì)測量(liàng)件長(zhǎng)期運行無磨損(sǔn)件,大大降(jiàng)低了維護費用,幾乎是免維護(hù),一般(bān)可達(dá)到被測氣(qì)體管(guǎn)道的(de)使用(yòng)壽命。
　　孔闆流量(liàng)計的插入件和(hé)節流件容易堵(dǔ)塞,附(fù)着髒物,影響測量正(zhèng)确率(lǜ)。爲保證(zhèng)孔闆流量計的測(cè)量精(jīng)度,必須經(jīng)常進行拆除檢查清(qīng)污,這樣頻(pín)繁的拆裝(zhuāng)、檢查(chá)、清(qīng)污維修(xiū),在連(lián)續作業的(de)冶(yě)金企業難以(yǐ)做到,特别(bié)是對(duì)在(zài)較大管(guǎn)道上的孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)就更難以(yǐ)做到,可(kě)見在工(gōng)業煤氣(qì)計量中具有多種不确定因(yīn)素影響(xiǎng)測(cè)量誤(wù)差。
 
3.7彎(wān)管流量計不易(yì)凍管
　　孔闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計的(de)結構、工作(zuò)原理達到的測(cè)量精(jīng)度,節(jiē)流件起到了決定性(xìng)的作(zuò)用。節流件對氣體(tǐ)在(zài)管道的流動具有非(fēi)常大的(de)阻力,一般(bān)隻(zhī)能利(lì)用輸(shū)氣管道.截面的(de)1/3,大量潮濕含水(shuǐ)的氣體(tǐ)在(zài)節流件截(jié)面(miàn)上形成(chéng)了大量(liàng)的水珠(zhū),遇冷後結霜、結(jié)凍堵(dǔ)管(guǎn)。爲(wèi)解決煤氣(qì)供應的凍(dòng)管問題,必(bì)須給(gěi)每套孔(kǒng)闆加裝(zhuāng)保溫(wēn)伴.熱裝(zhuāng)置,來保證新疆地(dì)區5個月的冬季(jì)運行(háng)。表2爲孔闆流量(liàng)計運行費(fèi)用。
　　彎管流(liú)量計(jì)由于(yú)特殊(shū)結構(gòu)和安裝的多樣(yàng)性(水(shuǐ)平轉(zhuǎn)水平,水(shuǐ)平(píng)轉垂(chuí)直向(xiàng)下，垂直向下轉(zhuǎn)水平,垂直(zhí)直管,水平直管等安裝方(fāng)式,見圖3),可(kě)以(yǐ)有(yǒu)效(xiào)防(fáng)止煤(méi)氣計量中凍管(guǎn)的發生，節(jiē)省熱能源和運行費用。
 
4.應用(yòng)對比
　　盡(jìn)管孔(kǒng)闆流量計(jì)在工(gōng)業煤(méi)氣測量計(jì)量中存在不少(shǎo)缺(quē)點,但是(shì)孔闆(pǎn)流量計仍(réng)是測(cè)量計(jì)量行(háng)業使(shǐ)用(yòng)廣(guǎng)泛的(de)一種流量計量裝置(zhì),它已有100多(duō)年的曆史,經過(guò)各國(guó)科(kē)學(xué)工作(zuò)者潛心(xīn)研究,第一個流量(liàng)測量(liàng)節流裝置國際(jì)标準iso5167在1980年頒布(bù)實施(shī),經過多年(nián)的發(fā)展(zhǎn)iso5167在1993年、2003年(nián)分别進行(háng)了改版,使(shǐ)孔闆流量(liàng)計更具有(yǒu)完備(bèi)的标準(zhǔn)和規範(fàn),得到了計(jì)量管(guǎn)理部門檢定許(xǔ)可。
　　彎管流量計(jì)在工業(yè)測量計(jì)量中(zhōng)的優(yōu)勢巴(bā)凸顯(xiǎn),但也需要(yào)不斷改進:(1)彎管(guǎn)流量計(jì)對低壓(yā)低流速(sù)的(de)流體(tǐ)不易(yì)測(cè)量(liàng); (2)彎管(guǎn)流量計隻能(néng)在(zài)帶有彎(wān)管的管(guǎn)道上安裝(zhuāng),具有(yǒu)一定(dìng)的(de)局限性(xìng); (3)在 氣體的測量(liàng)時取壓截(jié)面上的密度變(biàn)化難(nán)以修定。
5.結束語(yǔ)
　　用于各類流量(liàng)測量(liàng)計量設備(bèi)很多。實(shí)踐(jiàn)證明(míng),在選(xuǎn)擇測(cè)量計(jì)量器具的過程(chéng)中,要高(gāo)度(dù)關注(zhù)被測量介(jiè)質的(de)多變(biàn)性,工藝參(cān)數的正确(què)率,使用環(huán)境(jìng)的特殊性及整體系統(tǒng)考慮(lǜ)的科學性(xìng),并不是說(shuō)流量(liàng)測量(liàng)計量設備(bèi)的價格越高越(yuè)好,也不是精度(dù)越(yuè)高越(yuè)好,關鍵是要達到被測(cè)介質數據(jù)真實所需。爲此,工程技術(shù)人員在選(xuǎn)擇流(liú)量(liàng)測(cè)量設(shè)備時(shí)要(yào)遵循合(hé)理、正确、綜(zōng)合系(xì)統的原(yuán)則(zé): (1)滿足(zú)基本功能(2)避 免(miǎn)采用模拟信号傳輸的系統; (3)既(jì)要考慮未(wèi)來的更新(xīn)和(hé)發展,又(yòu)要與原系(xì)統匹(pǐ)配; (4)根據需(xū)要确(què)定精度等(děng)級、價(jià)格性能比(bǐ), (5)既要(yào)考慮安(ān)裝(zhuāng)、維護(hù)的便(biàn)利性,又要注重(zhòng)後期(qī)維護(hù)費用和可檢定(dìng)的可行性(xìng)。

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