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  技术文章
流量计在煤气厂的应用
2011-9-7 15:23:00

在日常的仪表检测中,煤气流量测量一直是仪表检测的难点,但是锥型流量计为煤气流量测量提供了新的测量方法,以下是锥型流量计在测量现场的使用情况和特点。
   在过去测量时焦炉煤气一般一直使用标准孔板均速管进行计量。但是在使用过程中存在以下几方面的主要问题:(1)由于焦炉煤气脏,因此孔板容易污染,但是由于连续生产不能拆除孔板进行清洗,所以影响系统测量精度;(2)由于焦炉煤气脏,因此仪表导压管堵塞所以必须定期用蒸汽吹扫仪表导压管,否则就会影响测量精度,严重时甚至系统不能正常运行;(3)由于煤气中所夹带的蒸汽或水雾,当温度降低时凝结成水,因此在管道中很难排除影响系统测量精度(4)由于直管段要求长,煤气管道口径通常比较大,因此要保证流量测量准确的20~40D直管段很难满足。(5)量程比小,仅为31,例如因城市煤气用量高峰或低谷时要求输送煤气量的不同,出厂煤气计量的输送量在一天内的变动超过101因此孔板流量计因量程比小就达不到使用要求。
1.测量原理
    由于管壁摩擦力减小了流过管壁的流体速度,因此在管道中流速分布为:在管壁处流速接近零,靠近管线中心流速愈大,在管线中心处流速达到最大。而当流体流过锥形流量计时,因锥形流量计是通过在管线中心悬挂一个锥形体来节流所以锥体直接与流体高速中心部分相互作用,迫使管线中心的高速流体与接近管壁的低速流体均匀化,也就是两者的流速趋于一致。
    其它各种节流装置的结构比较:(1标准孔板是流体在管道中心突然收缩,不阻力损失大,而且加剧了流体流速分布的不均匀性,管道边缘阻断,脏污介质容易聚集在标准孔板前后;2文丘里管和标准孔板是标准节流装置的一种,也是在管道中心逐渐收缩,虽然流体流速分布的不均匀性仍然存在,但阻力损失稍有降低,同时脏污介质聚集的情况有所改善,是制作比较困难;3环形孔板是在管道中心的放置一圆盘,而管道边缘可流通,也就是从标准孔板的管道中心突然收缩转变为管道边缘突然收缩,所以使管道内流速均匀化,同时也使脏污介质不容易聚集在环形孔板前后;4)而锥形流量计是在管道中心的放置一圆锥,它的结构是管道边缘逐渐收缩,阻力损失小,且可使管道内流速均匀化,同时也使脏污介质不容易聚集在环形孔板前后。由此可以得出结论:锥形流量计是节流装置发展过程中一系列革新的必然结果。
2. 特点
    (1)直管段要求低。虽然所有差压式流量计都是依据伯努利定理进行测量,但伯努利定理有一个基本要求,也就是被测量的流体必须为理想流体。采用孔板、喷嘴等传统的差压流量计的节流装置时,为了尽量满足伯努利定理的基本要求,因此必须有非常长的前、后直管段,以便将不规则流动的流体尽可能整形成为理想流体。它们不同的是,锥形流量计流量采用独特的置于管道中心的流线型节流结构设计,因此在检测流量之前,对不规则流动的流体进行整流,同时在不增加流体整流器的情况妙地解决流体整流的问题。由于中心悬挂的流线型锥体能重塑流速曲线,在紧靠锥体上游和下游较窄的区域内,将流速不规则的液体直接整流成理想液体,这样充分满足伯努利定理的要求,获得很高的测量精度和重复性。而且不需要非常长的直管段整流,这在流量计的安装过程中有很重要的意义。

  (2)耐污染,不易堵。煤气类流量测量,原来使用的孔板流量计和均速管流量计,但是由于煤气中含有焦油、萘、硫、氨水等多种杂质,孔板或均速管必须定期清洗或用蒸汽吹扫,否则孔板上下游端面、上游侧直角入口边缘将受到污染,仪表导压管会由于不畅通或堵塞导致系统测量精度不准;孔板前、后直管段积水会导致管道流通面积减小,流速提高,差压增加,流量显示值偏高,严重时会因为导压管堵塞,变送器无法正常运行。为确保仪表能够正常稳定运行,所以仪表工维护工作量很大。但是锥形流量计有自吹扫式的结构设计特点,没有滞留死区。所以当介质流过锥体时会加速,不断冲刷正压取压孔、锥体外壁及锥体附近管壁,而负压取压孔则被一小段不流动介质所隔离,脏污杂质进不去,因此锥形流量计可用于各种含杂质、易结晶的脏污介质,如焦炉煤气、发生炉煤气等介质。
    (3)量程比宽,差压值大,适用于低压低流速介质的流量测量。在焦化厂煤气流量测量过程中,测量对象的基本特点是管道直径大、压力低,流速慢。因此孔板流量计一般选配微差压变送煤气压力为3500Pa时,正常的差压在100~1000Pa之间变化,因此流量计的差压信号较小。而在采用均速管流量计时,因为管道煤气流速低,所以差压信号非常小对系统精度影响很大。差压信号小会影响变送器校验、使用的精度;孔板有污染、仪表导压管不畅、管道有积水对系统精度影响也很大。而锥形流量计由于是类似孔板的节流件,差压值远大于均速管流量计,相对孔板来说,由于锥形流量计的管道边缘逐渐收缩,阻力损失小,因而可在阻力损失相同的情况下,设计时可选用差压值较大的锥形流量计