氖氣專(zhuān)用流量計在煤氣流量測量中的優(yōu)勢分析
點(diǎn)擊次數：1676 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 07:25:05
煤氣流量測量一直是儀表檢測的難點(diǎn)，氖氣專(zhuān)用流量計在煤氣流量測量方面具有良好的應用，本文簡(jiǎn)述氖氣專(zhuān)用流量計在現場(chǎng)的使用情況和特點(diǎn)。
氖氣專(zhuān)用流量計在焦化行業(yè)焦爐煤氣計量中的主要測點(diǎn)有：焦爐回爐煤氣、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)生爐煤氣計量等。焦爐煤氣過(guò)去一直使用標準孔板、均速管進(jìn)行計量。使用過(guò)程中主要存在以下幾方面的問(wèn)題：(1)焦爐煤氣臟，孔板容易污染，由于連續生產(chǎn)不能拆除孔板進(jìn)行清洗，影響系統測量精度;(2)焦爐煤氣臟污容易使儀表導壓管堵塞，必須定期用蒸汽吹掃儀表導壓管，否則就會(huì )影響測量精度，甚至系統不能正常運行;(3)煤氣中所夾帶的蒸汽或水霧，當溫度降低時(shí)凝結成水，在管道中很難排除，影響系統測量精度。(4)直管段要求長(cháng)，煤氣管道口徑通常比較大，要保證流量測量準確的20~40D直管段很難滿(mǎn)足。(5)量程比小，僅為3∶1，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(chǎng)煤氣計量的輸送量在一天內的變動(dòng)超過(guò)10∶1，孔板量程比小因而達不到使用要求。
一、 氖氣專(zhuān)用流量計測量原理
因為管壁摩擦力減小了流過(guò)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(xiàn)中心流速愈大，在管線(xiàn)中心處流速*大。而當流體流過(guò)錐形流量計時(shí)，因錐形流量計是通過(guò)在管線(xiàn)中心懸掛一個(gè)錐形體來(lái)節流，錐體直接與流體高速中心部分相互作用，迫使管線(xiàn)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。
與各種節流裝置的結構比較，標準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)聚集在標準孔板前后;文丘里管(和標準孔板一樣仍然是標準節流裝置的一種)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(pán)，而管道邊緣則可流通，即從標準孔板的管道中心突然收縮轉變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s，因而可使管道內流速均勻化，可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后;而氖氣專(zhuān)用流量計是在管道中心置一圓錐，它的結構是管道邊緣逐漸收縮，阻力損失小，且可使管道內流速均勻化。由此得出：V錐形流量計是節流裝置發(fā)展過(guò)程中一系列革新的必然結果。
二、氖氣專(zhuān)用流量計的應用特點(diǎn)
江蘇旭東儀表廠(chǎng)生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計在某焦化制氣廠(chǎng)使用有三年的歷史，檢測系統運行正常，而且日常的維護工作量幾乎沒(méi)有，深受現場(chǎng)工人和技術(shù)人員的歡迎。其主要特點(diǎn)如下：
(1)直管段要求低。雖然所有差壓式流量計都是依據伯努利定理進(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、噴嘴等傳統的差壓流量計的節流裝置時(shí)，為了盡量滿(mǎn)足伯努利定理的要求，必須有非常長(cháng)的前、后直管段，以便將不規則流動(dòng)的流體盡可能整形成為理想流體。而氖氣專(zhuān)用流量計流量采用獨特的置于管道中心的流線(xiàn)型節流結構設計，在檢測流量之前，同時(shí)對不規則流動(dòng)的流體進(jìn)行整流，在不增加流體整流器的情況廠(chǎng)，巧妙地解決流體整流的問(wèn)題。中心懸掛的流線(xiàn)型錐體能重塑流速曲線(xiàn)，在緊靠錐體上游和下游較窄的區域內(前0~3D，后0~1D)，將流速不規則的流體直接整流成理想流體，可充分滿(mǎn)足伯努利定理的要求，獲得很高的測量精度和重復性。不需要特別長(cháng)的直管段整流，這在流量計的安裝過(guò)程中有很重要的意義。某焦化制氣廠(chǎng)使用的旭東*V錐形流量計(口徑270mm)在安裝過(guò)程中，由于現場(chǎng)條件限制，流量計前、后直管的距離分別為1000mm和600mm，但流量計仍能正常穩定運行。
(2)耐污染，不易堵。焦化制氣廠(chǎng)煤氣類(lèi)流量的測量，原來(lái)使用的是孔板流量計和均速管流量計，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、上游側直角入口邊緣將受到污染，儀表導壓管也會(huì )不暢通或堵塞，影響系統測量精度;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，嚴重時(shí)因導壓管堵塞，變送器無(wú)法正常運行。為確保儀表正常穩定運行，儀表工維護工作量很大。氖氣專(zhuān)用流量計有自吹掃式的結構設計特點(diǎn)，無(wú)滯留死區。介質(zhì)流過(guò)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，因此錐形流量計可用于各種含雜質(zhì)、易結晶的臟污介質(zhì)，如焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。某焦化制氣廠(chǎng)采用的5臺旭東儀表生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計對焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣和石油液化氣的流量進(jìn)行測量，有的使用已三年，至今未進(jìn)行過(guò)維護，流量計未發(fā)現有節流裝置污染、儀表導壓管堵塞、管道積水、流量顯示值異常等現象，大大降低了儀表維護的工作量，提高了煤氣流量測量的準確性和可靠性。
(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(chǎng)煤氣流量測量過(guò)程中，測量對象的特點(diǎn)是管道直徑大、壓力低，流速慢，孔板流量計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，流量計的差壓信號較小。而在采用均速管流量計時(shí)，由于管道煤氣流速低，差壓信號非常小對系統精度影響很大，焦化制氣廠(chǎng)城市煤氣計量采用均速管流量計，*大差壓只有120Pa，正常值為2~5Pa，系統精度很差。差壓信號小會(huì )影響變送器校驗、使用的精度;孔板有污染、儀表導壓管不暢、管道有積水對系統精度影響也很大。而錐形流量計由于是類(lèi)似孔板的節流件，差壓值遠大于均速管流量計，相對孔板來(lái)說(shuō)，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，設計時(shí)可選用差壓值較大的V錐形流量計，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，為變送器校驗創(chuàng )造了條件，也提高了系統的測量精度。
氖氣專(zhuān)用流量計在焦化行業(yè)焦爐煤氣計量中的主要測點(diǎn)有：焦爐回爐煤氣、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)生爐煤氣計量等。焦爐煤氣過(guò)去一直使用標準孔板、均速管進(jìn)行計量。使用過(guò)程中主要存在以下幾方面的問(wèn)題：(1)焦爐煤氣臟，孔板容易污染，由于連續生產(chǎn)不能拆除孔板進(jìn)行清洗，影響系統測量精度;(2)焦爐煤氣臟污容易使儀表導壓管堵塞，必須定期用蒸汽吹掃儀表導壓管，否則就會(huì )影響測量精度，甚至系統不能正常運行;(3)煤氣中所夾帶的蒸汽或水霧，當溫度降低時(shí)凝結成水，在管道中很難排除，影響系統測量精度。(4)直管段要求長(cháng)，煤氣管道口徑通常比較大，要保證流量測量準確的20~40D直管段很難滿(mǎn)足。(5)量程比小，僅為3∶1，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(chǎng)煤氣計量的輸送量在一天內的變動(dòng)超過(guò)10∶1，孔板量程比小因而達不到使用要求。
一、 氖氣專(zhuān)用流量計測量原理
因為管壁摩擦力減小了流過(guò)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(xiàn)中心流速愈大，在管線(xiàn)中心處流速*大。而當流體流過(guò)錐形流量計時(shí)，因錐形流量計是通過(guò)在管線(xiàn)中心懸掛一個(gè)錐形體來(lái)節流，錐體直接與流體高速中心部分相互作用，迫使管線(xiàn)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。
與各種節流裝置的結構比較，標準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)聚集在標準孔板前后;文丘里管(和標準孔板一樣仍然是標準節流裝置的一種)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(pán)，而管道邊緣則可流通，即從標準孔板的管道中心突然收縮轉變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s，因而可使管道內流速均勻化，可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后;而氖氣專(zhuān)用流量計是在管道中心置一圓錐，它的結構是管道邊緣逐漸收縮，阻力損失小，且可使管道內流速均勻化。由此得出：V錐形流量計是節流裝置發(fā)展過(guò)程中一系列革新的必然結果。
二、氖氣專(zhuān)用流量計的應用特點(diǎn)
江蘇旭東儀表廠(chǎng)生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計在某焦化制氣廠(chǎng)使用有三年的歷史，檢測系統運行正常，而且日常的維護工作量幾乎沒(méi)有，深受現場(chǎng)工人和技術(shù)人員的歡迎。其主要特點(diǎn)如下：
(1)直管段要求低。雖然所有差壓式流量計都是依據伯努利定理進(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、噴嘴等傳統的差壓流量計的節流裝置時(shí)，為了盡量滿(mǎn)足伯努利定理的要求，必須有非常長(cháng)的前、后直管段，以便將不規則流動(dòng)的流體盡可能整形成為理想流體。而氖氣專(zhuān)用流量計流量采用獨特的置于管道中心的流線(xiàn)型節流結構設計，在檢測流量之前，同時(shí)對不規則流動(dòng)的流體進(jìn)行整流，在不增加流體整流器的情況廠(chǎng)，巧妙地解決流體整流的問(wèn)題。中心懸掛的流線(xiàn)型錐體能重塑流速曲線(xiàn)，在緊靠錐體上游和下游較窄的區域內(前0~3D，后0~1D)，將流速不規則的流體直接整流成理想流體，可充分滿(mǎn)足伯努利定理的要求，獲得很高的測量精度和重復性。不需要特別長(cháng)的直管段整流，這在流量計的安裝過(guò)程中有很重要的意義。某焦化制氣廠(chǎng)使用的旭東*V錐形流量計(口徑270mm)在安裝過(guò)程中，由于現場(chǎng)條件限制，流量計前、后直管的距離分別為1000mm和600mm，但流量計仍能正常穩定運行。
(2)耐污染，不易堵。焦化制氣廠(chǎng)煤氣類(lèi)流量的測量，原來(lái)使用的是孔板流量計和均速管流量計，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、上游側直角入口邊緣將受到污染，儀表導壓管也會(huì )不暢通或堵塞，影響系統測量精度;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，嚴重時(shí)因導壓管堵塞，變送器無(wú)法正常運行。為確保儀表正常穩定運行，儀表工維護工作量很大。氖氣專(zhuān)用流量計有自吹掃式的結構設計特點(diǎn)，無(wú)滯留死區。介質(zhì)流過(guò)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，因此錐形流量計可用于各種含雜質(zhì)、易結晶的臟污介質(zhì)，如焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。某焦化制氣廠(chǎng)采用的5臺旭東儀表生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計對焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣和石油液化氣的流量進(jìn)行測量，有的使用已三年，至今未進(jìn)行過(guò)維護，流量計未發(fā)現有節流裝置污染、儀表導壓管堵塞、管道積水、流量顯示值異常等現象，大大降低了儀表維護的工作量，提高了煤氣流量測量的準確性和可靠性。
(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(chǎng)煤氣流量測量過(guò)程中，測量對象的特點(diǎn)是管道直徑大、壓力低，流速慢，孔板流量計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，流量計的差壓信號較小。而在采用均速管流量計時(shí)，由于管道煤氣流速低，差壓信號非常小對系統精度影響很大，焦化制氣廠(chǎng)城市煤氣計量采用均速管流量計，*大差壓只有120Pa，正常值為2~5Pa，系統精度很差。差壓信號小會(huì )影響變送器校驗、使用的精度;孔板有污染、儀表導壓管不暢、管道有積水對系統精度影響也很大。而錐形流量計由于是類(lèi)似孔板的節流件，差壓值遠大于均速管流量計，相對孔板來(lái)說(shuō)，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，設計時(shí)可選用差壓值較大的V錐形流量計，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，為變送器校驗創(chuàng )造了條件，也提高了系統的測量精度。