0 前言

 在冶金行業(yè)，煤氣作為重要的二次能源，其瞬時流量和累積流量的準(zhǔn)確計(jì)量，不僅影響著相關(guān)控制系統(tǒng)的控制效果，而且也是企業(yè)內(nèi)部市場化運(yùn)作、進(jìn)行成本核算的重要依據(jù)。河南豫光鋅業(yè)有限公司動力分廠負(fù)責(zé)對全廠煤氣管網(wǎng)管理維護(hù)工作。在對煤氣的組分、工況進(jìn)行了分析的前提下，調(diào)查總結(jié)了其它煤氣流量計(jì)量裝置使用經(jīng)驗(yàn)，安裝了六套在線安裝式一體化阿牛巴流量計(jì)，并以其為核心組建了煤氣流量檢測系統(tǒng)。經(jīng)過一年來的運(yùn)行，成功的實(shí)現(xiàn)了對全廠煤氣管網(wǎng)的監(jiān)控和計(jì)量。

    1 問題的提出

    在冶金企業(yè)生產(chǎn)中，無論是高爐煤氣還是轉(zhuǎn)爐煤氣，水分、灰塵等雜質(zhì)含量都比較高，容易產(chǎn)生凝聚沉積物。另外煤氣管道管徑大、運(yùn)行壓力小，管道內(nèi)煤氣流速小，流量測量難度大。雖然孔板流量計(jì)加工安裝簡單，但是其量程比小、精度低、壓損大，不能滿足煤氣的計(jì)量。先前使用的菱形巴桿由于其抗堵性較差，產(chǎn)生差壓太小，維護(hù)時需停產(chǎn)檢修，影響了正常生產(chǎn)運(yùn)行，所以也不能達(dá)到要求。

    2 在線安裝式一體化阿牛巴流量計(jì)特點(diǎn)

    該流量計(jì)是美國羅斯蒙特公司產(chǎn)品，采用差壓原理檢測流量，非常好的解決了孔板流量計(jì)在大口徑流量測量上的全部問題。它有以下特點(diǎn)。

    2.1 T型防堵設(shè)計(jì)

    該流量計(jì)節(jié)流件橫斷面擁有*的T型防堵設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。工作中，流體介質(zhì)在節(jié)流件扁平正面產(chǎn)生一個高壓區(qū)，流體中的顆粒狀雜質(zhì)被偏轉(zhuǎn)繞過高壓區(qū)，并流離扁平背面低壓取壓口的滯流區(qū)，顆粒狀雜質(zhì)難以堵塞取壓孔，從而減小了在高、低壓區(qū)發(fā)生堵塞的機(jī)率。一些雜質(zhì)的吸附對它的測量精度不會造成在以往其他各種均速管流量計(jì)上的災(zāi)難性的測量誤差。有資料表明當(dāng)流體中不粘性干燥雜質(zhì)含量不大于6500mg/m3，對T型阿牛巴流量計(jì)幾乎是沒有影響。

圖1 T型防堵設(shè)計(jì)（白色為高壓區(qū)，蘭色為低壓區(qū)）

    2.2 槽形取壓孔

    管道內(nèi)流體在管道橫截面上速度分布不均勻的，的速度式流量計(jì)需要得到流體的正確平均流速。該流量計(jì)節(jié)流件正面高壓側(cè)取壓孔為槽型設(shè)計(jì)，槽口長度跨越整個煤氣管道橫截面，對流體的速度取樣達(dá)到85%以上，獲得比以往各種形狀節(jié)流件流量計(jì)12倍以上的流速取樣面積，因而得到平均流速更的測量結(jié)果、更大的流量差壓值。

圖2 相對差壓信號強(qiáng)度（橫坐標(biāo)）

    2.3 在線插入式安裝維護(hù)

    安裝時，在管道上方加裝特殊設(shè)計(jì)的安裝底座和隔離閥，然后穿過隔離閥在管道上開孔并安裝一體化阿牛巴流量計(jì)。由于隔離閥的存在，使得安裝維護(hù)可以在不停止煤氣運(yùn)行的情況下進(jìn)行。由于T型阿牛巴流量計(jì)的正面高壓取壓槽口跨越了整個管道，在提高流體平均測量精度的同時，也大大降低了T型阿牛巴流量計(jì)的安裝要求。允許在X，Y，Z三軸方向上有±5o的偏差，±5o的偏差是人的眼睛能夠明顯判斷的，安裝人員更容易的安裝和調(diào)試。

    2.4 實(shí)時動態(tài)溫度壓力補(bǔ)償

    一體化阿牛巴流量計(jì)內(nèi)置了0.065%精度的差壓變送器、0.065%精度的壓力變送器、溫度變送器、高速CPU和大容量數(shù)據(jù)存儲器。內(nèi)置的大容量數(shù)據(jù)存儲器儲存了各種流體在不同壓力、溫度下在計(jì)算公式中所需要使用的物理數(shù)據(jù)，包括密度、粘度、氣體常數(shù)、壓縮系數(shù)、等容比熱等，根據(jù)流體實(shí)際變化的工作壓力、溫度，從數(shù)據(jù)庫中取出對應(yīng)的數(shù)據(jù)放入補(bǔ)償公式中計(jì)算。這個流量計(jì)算公式還對管道中心孔在不同溫度、壓力下的熱脹冷縮等各種影響進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，zui大程度的消除了造成流量測量誤差的因素。

    3 使用阿牛巴流量計(jì)需注意的問題

    （1）阿牛巴流量計(jì)的機(jī)械尺寸必須根據(jù)需要安裝的管道尺寸量身定做，在用戶提供的參數(shù)中必須包括管道外徑、壁厚、常用流量等相關(guān)參數(shù)，在阿牛巴的制造過程中流量測量范圍的標(biāo)定是*根據(jù)用戶提供的數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)定的。因此，如果憑經(jīng)驗(yàn)和印象提供流量數(shù)據(jù)和管道尺寸，就會造成很大的測量誤差。

    （2）差壓式均速管流量計(jì)產(chǎn)生的差壓信號一般都比較小，zui小只有20～30Pa，均速管流量計(jì)產(chǎn)生差壓信號的大小和流體工況的雷諾系數(shù)密切相關(guān)。對于小于1kPa的差壓測量，特別是小于0.5kPa的差壓，是非常考驗(yàn)變送器性能的。各種均速管流量計(jì)在這樣低的流速條件下K的波動非常大，影響測量精度。

    （3）在差壓信號采集后，盡量不使用引壓管道，以提高差壓信號傳遞的信噪比和減少泄露。我們采用了阿牛巴、三閥組和差壓變送器一體化的直接安裝方式，*減除引壓管、排污閥和安裝支架等設(shè)備。這樣，不僅減少了使用引壓管道而引起的泄露，差壓信號失真等問題，而且降低了成本，提高了精度。    

    4 使用效果

    在線式一體化阿牛巴流量計(jì)在河南豫光鋅業(yè)有限公司安裝投運(yùn)一年多來，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐、對比實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，證明在該廠管道煤氣測量中效果明顯。

    4.1 低流速流量得以測量

    至“煤氣發(fā)電”的煤氣管道管徑1500mm，zui大流量70000Nm3/h，常用流量45000Nm3/h，使用某Bar型流量計(jì)根本測不出流量。使用一體化阿牛巴流量計(jì)，實(shí)際應(yīng)用中瞬時流量zui小可測量到18000Nm3/h。

    4.2 減少堵塞發(fā)生幾率

    由開始使用至今，僅“6#高爐”出口處安裝的阿牛巴流量計(jì)，因意外原因致使該流量計(jì)出現(xiàn)一次堵塞，流量測量值由正常100000Nm3/h減小到75000Nm3/h，經(jīng)在線清理后至今工作正常。

    4.3 在線安裝維護(hù)不影響生產(chǎn)

    使用其它流量計(jì)，需要停止管道煤氣的運(yùn)行，影響正常生產(chǎn)。在線安裝式一體化阿牛巴流量計(jì)則*解決了該問題，對在線安裝式一體化阿牛巴流量計(jì)進(jìn)行安裝維護(hù)時，可以切斷隔離閥，確保煤氣無泄露，實(shí)現(xiàn)安全連續(xù)生產(chǎn)。

    5 結(jié)束語

    綜上所述，在選擇流量測量裝置時，不僅要依據(jù)理論知識，更要分析實(shí)際的工藝狀況和介質(zhì)特性，選擇適合該工況的檢測裝置。一體化阿牛巴流量計(jì)自安裝運(yùn)行一年多，煤氣測量、計(jì)量精度大幅度提高，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，證明了其在雜質(zhì)含量高的煤氣測量中的可靠性。該煤氣計(jì)量系統(tǒng)為整個濟(jì)源鋼鐵集團(tuán)的煤氣能源核算，以及生產(chǎn)調(diào)度，產(chǎn)生了良好的效果。