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威孔流量計在冶金行業煤氣管道中的應用

來源:淮安潤泰儀表有限公司   2010年06月25日 15:43  

    0 引言

    孔板流量計發展較早,技術成熟,價格低廉,有標準,理論精度高,應用非常廣泛。但它存在許多不足之處,如應用中許多因素(設計參數與工況參數不符導致孔板加工制作有誤,上游直管段不足,孔板和管道不同心,長期使用導致孔板A面受污,銳角磨損等)對其測量精度有非常大的影響,使其測量誤差增大;安裝較為麻煩,若安裝不正確,容易發生介質泄漏,維護及拆洗的工作量較大;量程比較小,局限性大;壓力損失較大,運行費用高。

    冶金行業中,輸送各類煤氣的管徑較大,對于直管段要求嚴格的流量計,現場不易找到合適的安裝位置,使測量精度難以保證。威力巴、阿牛巴、熱式氣體質量流量計雖然解決了壓損問題,但如所測介質雜質較多,取壓孔很容易堵塞,精度難以保證。

    1 煤氣流量裝置的選型原則

    要正確和有效地選擇煤氣流量測量方法和儀表,必須熟悉儀表和所使用煤氣特性。同時,還要考慮經濟因素。歸納起來有5個方面因素,即性能要求、煤氣特性、安裝要求、環境要求和安裝運行費用。

    其次,要充分考慮度、重復性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性和響應時間,安裝條件、方式等。按測量對象各自的測量目的,儀表性能方面有著不同的側重點。例如:商貿核算和倉儲交接對度要求較高;過程控制連續測量通常只要求良好的可靠性和重復性,而對測量度放在次要地位;批量配比生產除了要良好的可靠性和重復性外,還希望有好的測量度。

    2 威孔流量計的結構、原理及性能特點

    2.1 威孔流量計的結構

    威孔流量計結構如圖1所示。

    2 2 測量原理

    威孔流量計是一種新型的高精度差壓式流量計,它與孔板相反,通過在密封管道中心線懸掛一個特制的流線形錐體來進行*節流,用上游管壁和錐體尾部測量的差壓計算流量,俗稱錐型流量計、V錐流量計。圖2為測量原理圖,其理論基于封閉管道中能量相互轉化的伯努利定理。

    在穩定流量的情況下,管道中的流速與差壓的開方成正比。即:

    式中:β為直徑比;D為管道內徑,mm;d為錐體外徑,mm;Q為流量,m3/h;k為流出系數,無量綱,因不同流量而異;E為氣體膨脹系數,無量綱,在非壓縮應用時等于1;Δp為差壓,Pa;ρ為流體密度,kg/m3

    2.3 性能及特點

    2.3.1 產生更穩定的差壓信號,小流量的測量更準確

    孔板的差壓是通過中間開孔的節流件,讓流體突然收縮流動發生改變,從而產生差壓;威孔流量計是通過懸掛軸心的錐形體,讓流體逐漸收縮,流動平緩地發生改變,這樣減弱了流場中壓力波動的幅值,產生的差壓信號更加穩定,能分辨的差壓信號更小,有利于小流量的測量。

    2.3.2 更寬流量測量范圍

    威孔流量計*的結構,使得在低流速時,依然能產生足夠分辨的差壓,使得差壓的量程下限比傳統差壓儀表低,量程得以向下限擴展,可達到15∶1。

    2.3.3 很高的重復性、測量精度

    重復性優于±0.1%;測量精度優于±0.5%。

    3 威孔流量計對直管段要求不嚴格

    雖然所有的差壓式流量儀表都是依據伯努利定理測量,但伯努利定理有一個基本要求,即被測量的流體必須為理想流體,許多傳統差壓式流量計(如孔板、文丘里、噴嘴等)的節流方式無法直接形成理想流體。為了盡量滿足伯努利定理要求,不得不安裝很長的前、后直管段(15D~30D),將不規則的流體場變成近似理想流體。

    威孔流量計可以測量液體、氣體、蒸汽及氣、液兩相介質。流體的條件可以從深低溫到超臨界狀態,工作溫度zui高達700℃,zui大壓力可達到40MPa,zui高雷諾數zui高為5×106,雷諾數zui低為8×103甚至更低。其所產生的滿刻度差壓信號,從zui低小于0.1kPa到幾十kPa。威孔流量計的精度高、重復性好、量程比寬、對直管段要求低、長期穩定性好、信號穩定;而且壓力損失小,其中節流元件為一個懸掛在管道*的錐形體,具有*的“整流”功能和無銳利緣口的物理特性,能重塑曲線,在緊靠錐形體上游和下游較窄的區域內(前0~3D、后0~D),將流速不規則的流體直接整流成理想流體,可充分滿足伯努利定理的要求;這決定了它比傳統節流裝置更具有*的性能。即使在極惡劣的使用條件下,如上游有兩個很靠近錐體的不在同一平面上的彎頭時,也能使流體場分布變得平坦和對稱,從而確保測量精度;非常*的錐形元件,能阻止污染物的形成與沉積。所以特別適用于高爐煤氣、焦爐煤氣、混合煤氣的測量,而且價格與孔板流量計相差不多,是一種值得推廣應用的新型流量計。

    4 結束語

    威孔流量計,結合智能型二次儀表或PLC,*可以作為計量考核儀表使用;并且重現精度高,這個特點特別適用于過程流量和控制流量的測量;焊接式安裝方式,保證威孔傳感器長時間、無泄漏安全運行;對直管段要求低,可方便地在狹小的地方或裝置內使用,適應性強;配合不同的彎管材質和合適的幾何尺寸,威孔流量計可以適應絕大多數工藝介質和工藝條件的流量測量,威孔流量計的適用范圍十分廣闊。

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