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錐型流量計(jì)在煤氣廠的應(yīng)用

來源:江蘇飛斯特儀表科技有限公司   2010年10月30日 14:56  

        煤氣流量測量一直是儀表檢測的難點(diǎn),錐型流量計(jì)為煤氣流量測量提供了新的測量方法,焦?fàn)t煤氣計(jì)量主要測點(diǎn)有焦?fàn)t回爐煤氣、鍋爐煤氣摻燒、管式爐用煤氣和城市外供煤氣等,此外,還有發(fā)生爐煤氣計(jì)量和節(jié)假日摻加到煤氣中的石油液化氣計(jì)量。焦?fàn)t煤氣過去一直使用標(biāo)準(zhǔn)孔板、均速管進(jìn)行計(jì)量。

  使用過程中主要存在以下幾方面的問題:

  (1)焦?fàn)t煤氣臟,孔板容易污染,由于連續(xù)生產(chǎn)不能拆除孔板進(jìn)行清洗,影響系統(tǒng)測量精度;

  (2)焦?fàn)t煤氣臟,儀表導(dǎo)壓管易堵,必須定期用蒸汽吹掃儀表導(dǎo)壓管,否則就會(huì)影響測量精度,甚至系統(tǒng)不能正常運(yùn)行;

  (3)煤氣中所夾帶的蒸汽或水霧,當(dāng)溫度降低時(shí)凝結(jié)成水,在管道中很難排除,影響系統(tǒng)測量精度。

  (4)直管段要求長,煤氣管道口徑通常比較大,要保證流量測量準(zhǔn)確的20~40D直管段很難滿足。

  (5)量程比小,僅為31,例如因城市煤氣用量高峰或低谷時(shí)要求輸送煤氣量的不同,出廠煤氣計(jì)量的輸送量在一天內(nèi)的變動(dòng)超過101,孔板因量程比小就達(dá)不到使用要求。

  1 錐形流量計(jì)測量原理

  因?yàn)楣鼙谀Σ亮p小了流過管壁的流體速度,所以在管道中流速分布為:在管壁處流速接近零,愈靠近管線中心流速愈大,在管線中心處流速zui大。而當(dāng)流體流過錐形流量計(jì)時(shí),因錐形流量計(jì)是通過在管線中心懸掛一個(gè)錐形體來節(jié)流,錐體直接與流體高速中心部分相互作用,迫使管線中心的高速流體與接近管壁的低速流體均勻化,即兩者的流速趨于一致。

  與各種節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)比較,標(biāo)準(zhǔn)孔板是流體在管道中心突然收縮,不僅阻力損失大,而且加劇了流體流速分布的不均勻性,管道邊緣阻斷,臟污介質(zhì)聚集在標(biāo)準(zhǔn)孔板前后;文丘里管和標(biāo)準(zhǔn)孔板一樣仍然是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的一種則是在管道中心逐漸收縮,雖然流體流速分布的不均勻性仍然存在,但阻力損失稍有降低,臟污介質(zhì)聚集的情況有所改善,只是制作困難;環(huán)形孔板是在管道中心置一圓盤,而管道邊緣則可流通,即從標(biāo)準(zhǔn)孔板的管道中心突然收縮轉(zhuǎn)變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s,因而可使管道內(nèi)流速均勻化,可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后;而錐形流量計(jì)是在管道中心置一圓錐,它的結(jié)構(gòu)是管道邊緣逐漸收縮,阻力損失小,且可使管道內(nèi)流速均勻化,使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后。由此得出結(jié)論:錐形流量計(jì)是節(jié)流裝置發(fā)展過程中一系列革新的必然結(jié)果。

  2 錐形流量計(jì)特點(diǎn)

  (1)直管段要求低。雖然所有差壓式流量計(jì)都是依據(jù)伯努利定理進(jìn)行測量,但伯努利定理有一個(gè)基本要求,即被測量的流體必須為理想流體。采用孔板、噴嘴等傳統(tǒng)的差壓流量計(jì)的節(jié)流裝置時(shí),為了盡量滿足伯努利定理的要求,必須有非常長的前、后直管段,以便將不規(guī)則流動(dòng)的流體盡可能整形成為理想流體。而錐形流量計(jì)流量采用*的置于管道中心的流線型節(jié)流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),在檢測流量之前,同時(shí)對(duì)不規(guī)則流動(dòng)的流體進(jìn)行整流,在不增加流體整流器的情況廠,工5妙地解決流體整流的問題。中心懸掛的流線型錐體能重塑流速曲線,在緊靠錐體上游和下游較窄的區(qū)域內(nèi)0~3D,后0~1D),將流速不規(guī)則的液體直接整流成理想液體,可充分滿足伯努利定理的要求,獲得很高的測量精度和重復(fù)性。不需要非常長的直管段整流,這在流量計(jì)的安裝過程中有很重要的意義。

  (2)耐污染,不易堵。焦化制氣廠煤氣類流量測量,原來大多使用的是孔板流量計(jì)和均速管流量計(jì),由于煤氣中含有焦油、萘、硫、氨水等多種雜質(zhì),孔板或均速管必須定期清洗或用蒸汽吹掃,否則孔板上、下游端面、上游側(cè)直角入口邊緣將受到污染,儀表導(dǎo)壓管會(huì)不暢通或堵塞,影響系統(tǒng)測量精度;孔板前、后直管段積水會(huì)使管道流通面積減小,流速提高,差壓增加,流量顯示值偏高,嚴(yán)重時(shí)因?qū)汗芏氯兯推鳠o法正常運(yùn)行。為確保儀表正常穩(wěn)定運(yùn)行,儀表工維護(hù)工作量很大。錐形流量計(jì)有自吹掃式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn),無滯留死區(qū)。介質(zhì)流過錐體時(shí)會(huì)加速,不斷沖刷正壓取壓孔、錐體外壁及錐體附近管壁,而負(fù)壓取壓孔則被一小段不流動(dòng)介質(zhì)所隔離,臟污雜質(zhì)進(jìn)不去,因此錐形流量計(jì)可用于各種含雜質(zhì)、易結(jié)晶的臟污介質(zhì),如焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。

  (3)差壓值大,量程比寬,適用于低壓低流速介質(zhì)的流量測量。在焦化廠煤氣流量測量過程中,測量對(duì)象的特點(diǎn)是管道直徑大、壓力低,流速慢,孔板流量計(jì)一般選配微差壓變送器,在煤氣壓力為3500Pa時(shí),正常的差壓在100~1000Pa之間變化,流量計(jì)的差壓信號(hào)較小。而在采用均速管流量計(jì)時(shí),由于管道煤氣流速低,差壓信號(hào)非常小對(duì)系統(tǒng)精度影響很大,差壓信號(hào)小會(huì)影響變送器校驗(yàn)、使用的精度;孔板有污染、儀表導(dǎo)壓管不暢、管道有積水對(duì)系統(tǒng)精度影響也很大。而錐形流量計(jì)由于是類似孔板的節(jié)流件,差壓值遠(yuǎn)大于均速管流量計(jì),相對(duì)孔板來說,由于是管道邊緣逐漸收縮,阻力損失小,因而可在阻力損失相同的情況下,設(shè)計(jì)時(shí)可選用差壓值較大的錐形流量計(jì),幾臺(tái)錐形流量計(jì)測量煤氣時(shí)差壓值均大于孔板測量時(shí)的差壓值。提高了差壓信號(hào),為變送器校驗(yàn)創(chuàng)造了條件,也提高了系統(tǒng)的測量精度。

  某些測量對(duì)象,如出廠煤氣、摻燒煤氣的流量測量,因zui大zui小流量相差較大,通常孔板只能達(dá)到31的量程比,只好采用多管并聯(lián)的方法解決測量度不降低的問題,而錐形流量計(jì)的量程比可大于101,因而在低量程時(shí)的測量度較高,適用范圍更寬。

  4 結(jié)語

  經(jīng)過10多年的應(yīng)用實(shí)踐,人們已逐漸了解錐形流量計(jì)的特點(diǎn)并且能親身體驗(yàn)到它作為一種更有效的流量儀表的種種優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明:利用錐形流量計(jì)能在更短的直管段條件下,以更寬的量程比對(duì)潔凈或臟污流體實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確更有效的流量測量。我們也期待有一天錐形流量計(jì)在進(jìn)行更充分測試后能像標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置一樣,不經(jīng)過標(biāo)定而確定差壓與流量的關(guān)系,并可估算其測量誤差,從而可以直接在生產(chǎn)現(xiàn)場使用。

 

 

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