摘要(yao):針對冶(ye)金工業(ye)煤氣在(zai)線流量(liang)測量裝(zhuang)置實際(ji)運📱行🐉狀(zhuang)況,重點(dian)從地域(yu)環境、可(ke)測量介(jie)質适應(ying)性、測㊙️量(liang)裝置的(de)🙇🏻工藝技(ji)術要求(qiu)、量程範(fan)圍、耐磨(mo)性、直管(guan)段要求(qiu)、設備維(wei)護及節(jie)能等方(fang)面,探讨(tao)了彎管(guan)流量計(ji) 與孔闆(pan)流量計(ji) 的性能(neng)比較,爲(wei)工業煤(mei)氣測量(liang)計量設(she)備的選(xuan)型提供(gong)參♻️考🏃‍♀️。
1.前(qian)言
　　冶金(jin)工業煤(mei)氣中含(han)有大量(liang)的粉塵(chen)、水、焦油(you)和萘,測(ce)量計量(liang)冶金工(gong)業煤氣(qi)的流量(liang)設備運(yun)行狀況(kuang)不好,是(shi)國内外(wai)測量計(ji)量領域(yu)中公認(ren)的難題(ti)。目前,對(dui)冶金工(gong)業煤氣(qi)的測量(liang)計量,使(shi)用較多(duo)的是孔(kong)闆流量(liang)計、質量(liang)流量計(ji)和渦節(jie)流量計(ji)。相比之(zhi)下，孔闆(pan)流量‼️計(ji)相對穩(wen)定,使用(yong)也更爲(wei)廣泛。但(dan)是,孔闆(pan)流量計(ji)在🔆使用(yong)過程中(zhong)因有大(da)量雜質(zhi)堆積,焦(jiao)油和萘(nai)附着在(zai)孔闆流(liu)量計的(de)測量刀(dao)口上、導(dao)壓管上(shang),易造成(cheng)堵塞及(ji)凍管現(xian)象。近年(nian)來,彎管(guan)流量計(ji)在冶🈲金(jin)😄工業煤(mei)氣計量(liang)中得到(dao)應用,取(qu)得了較(jiao)好的使(shi)用效果(guo)。對🔱八鋼(gang)🙇🏻冶金工(gong)業煤氣(qi)流量計(ji)量中使(shi)用孔闆(pan)流量計(ji)和彎管(guan)流量計(ji)的狀況(kuang)進行分(fen)析,以供(gong)同行參(can)考。
2工作(zuo)原理
2.1彎(wan)管流量(liang)計的工(gong)作原理(li)
　　彎管流(liu)量計是(shi)一種差(cha)壓式流(liu)量計,其(qi)差壓的(de)産生是(shi)靠流體(ti)流經彎(wan)管時,由(you)于彎管(guan)的約束(shu)和彎管(guan)管壁的(de)導流作(zuo)用,使流(liu)體在彎(wan)管内作(zuo)近似于(yu)圓周運(yun)動産生(sheng)慣性離(li)心力,該(gai)離心力(li)☔的大小(xiao)🔆與流體(ti)的流速(su)、流體質(zhi)量(密度(du))以及做(zuo)圓周運(yun)動的曲(qu)率半徑(jing)等🐆因素(su)有關。在(zai)彎管的(de)内側流(liu)速會逐(zhu)步增大(da),而外側(ce)流速卻(que)逐步減(jian)小,形成(cheng)了各個(ge)過流面(mian)的近似(si)梯形速(su)度分布(bu),這種梯(ti)形分布(bu)狀态在(zai)彎管45°截(jie)面處達(da)到極限(xian)狀态。根(gen)據質量(liang)☎️守恒定(ding)律、能量(liang)守恒定(ding)律和動(dong)🔴量守恒(heng)定律,流(liu)體在管(guan)道中流(liu)☔動時,相(xiang)同過流(liu)斷面各(ge)元流質(zhi)點的能(neng)✏️量不變(bian),各質點(dian)流速的(de)變化形(xing)成了彎(wan)管内的(de)外側壓(ya)差△P,進而(er)🌈方便地(di)測量出(chu)管道内(nei)💁流體的(de)流速和(he)流量值(zhi)。彎管截(jie)面流速(su)分布示(shi)意圖如(ru)圖1所示(shi)🥰。
 
2.2孔闆流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理
　　當氣(qi)體流經(jing)管道内(nei)的節流(liu)件闆片(pian)時,流體(ti)在節流(liu)件闆片(pian)前☔後形(xing)成壓差(cha),緻使氣(qi)體在管(guan)道内的(de)流速♌增(zeng)加,靜壓(ya)力下降(jiang)。氣💯體的(de)❓流量增(zeng)大時,産(chan)生的壓(ya)差值也(ye)随着增(zeng)大,根據(ju)流動連(lian)續性方(fang)程(質量(liang)守恒定(ding)律)和伯(bo)努力方(fang)程(能量(liang)守恒定(ding)律),測量(liang)出🧑🏽‍🤝‍🧑🏻節流(liu)件闆🔆片(pian)差壓值(zhi)的大小(xiao)，計量出(chu)✌️氣體流(liu)量值。孔(kong)闆流量(liang)計測量(liang)原理見(jian)圖2。
流量(liang)方程爲(wei)：
 
 
3.性(xing)能比較(jiao)
　　在冶金(jin)工業煤(mei)氣測量(liang)計量中(zhong),彎管流(liu)量計較(jiao)孔闆流(liu)量🈲計具(ju)有許多(duo)優越性(xing)。
3.1節能效(xiao)果好
　　彎(wan)管流量(liang)計因其(qi)獨特的(de)測量原(yuan)理,沒有(you)其他流(liu)量計必(bi)須具備(bei)的節流(liu)件或插(cha)入件,最(zui)大限度(du)地減低(di)了因計(ji)量檢測(ce)器具帶(dai)來🏃🏻的流(liu)體在管(guan)道内的(de)壓力💛損(sun)失,減少(shao)了加壓(ya)設備的(de)投入♋和(he)加壓設(she)備的電(dian)能🈲消耗(hao)。由于☎️孔(kong)闆流量(liang)計是利(li)用⭐對流(liu)體節流(liu)裝置施(shi)行節.流(liu)産生的(de)差壓來(lai)測量流(liu)體流量(liang)🈲,流體在(zai)孔闆🌍上(shang)存在壓(ya)力損失(shi),因此使(shi)用時爲(wei)了保證(zheng)孔闆流(liu)量計的(de)測量🈲精(jing)度,在選(xuan)定孔闆(pan)流量計(ji)🈚的工作(zuo)壓差時(shi)都取高(gao)壓差值(zhi)。通常情(qing)況下，該(gai)節流壓(ya)力🔴損失(shi)(稱爲不(bu)可恢複(fu)壓力損(sun)失)可達(da)孔闆運(yun)行流量(liang)下産💘生(sheng)壓差值(zhi)的30%～70% (與孔(kong)闆的β值(zhi)有關)。孔(kong)闆流量(liang)計壓力(li)損失等(deng)💋損耗量(liang)用見表(biao)1。
 
3.2設備使(shi)用狀況(kuang)較好
　　冶(ye)金工業(ye)煤氣中(zhong)，含有大(da)量的粉(fen)塵、水、焦(jiao)油和萘(nai),使很多(duo)流量測(ce)量計量(liang)設備不(bu)能正常(chang)工作。彎(wan)管流量(liang)計的特(te)殊結構(gou)和導壓(ya)管上的(de)三通閥(fa)可在正(zheng)常工作(zuo)狀态下(xia)清除傳(chuan)感器的(de)堵塞🐅附(fu)着物,實(shi)用便利(li),在💰現場(chang)試用🌂4年(nian)來從未(wei)🈲發生堵(du)塞現象(xiang)。
3.3彎管流(liu)量計結(jie)構簡單(dan)
　　彎管流(liu)量計的(de)彎管傳(chuan)感器,是(shi)一個90的(de)标準彎(wan)管,内部(bu)👅沒有🐕任(ren)何節流(liu)件和插(cha)入件,是(shi)測量元(yuan)件中簡(jian)單實用(yong)🌈的測量(liang)件💚。随着(zhe)🔅機械加(jia)工業的(de)快速發(fa)展和精(jing)度高數(shu)🎯控機床(chuang)用于機(ji)械加工(gong)業,彎管(guan)流量傳(chuan)感器😘的(de)加工精(jing)度不斷(duan)提高,質(zhi)量越來(lai)越好。 彎(wan)管流量(liang)計🥵的直(zhi)管段要(yao)求前5D,後(hou)2D,孔闆流(liu)量計的(de)直管段(duan)要求前(qian)10D,後5D。彎管(guan)流量計(ji)的重複(fu)性好,可(ke)達0.2%。
3.4彎管(guan)流量計(ji)适應性(xing)強,量程(cheng)範圍寬(kuan)
　　彎管流(liu)量計在(zai)高溫、高(gao)壓、沖擊(ji)、振動、潮(chao)濕、粉塵(chen)等惡劣(lie)環境條(tiao)件下,優(you)于孔闆(pan)流量計(ji),震動和(he)沖擊對(dui)彎管流(liu)量傳感(gan)器的正(zheng)常工作(zuo)幾乎沒(mei)有影響(xiang),高溫、高(gao)壓對彎(wan)管流量(liang)計來說(shuo)隻要采(cai)用與工(gong)藝管道(dao)相同✌️的(de)材質,就(jiu)可以解(jie)決🐆。
　　彎管(guan)流量傳(chuan)感器的(de)幾何尺(chi)寸幾乎(hu)沒有限(xian)制,管徑(jing)🔴的大小(xiao)從🔴幾十(shi)毫米到(dao)2n以上,隻(zhi)要彎管(guan)的彎徑(jing)比符合(he)規定要(yao)求,都💞可(ke)以做爲(wei)傳感器(qi)進行流(liu)量測量(liang)。
　　彎管流(liu)量計的(de)設計特(te)點最适(shi)合在高(gao)溫、高壓(ya)狀态下(xia)(高溫蒸(zheng)汽、高溫(wen)水)的流(liu)量計量(liang),可降低(di)能源損(sun)耗🐪,降低(di)壓力㊙️損(sun)失,提高(gao)供熱效(xiao)率。
彎管(guan)流量計(ji)的量程(cheng)比可達(da)10: 1,孔闆流(liu)量計的(de)量程比(bi)一般爲(wei)35: 1.
3.5彎管流(liu)量傳感(gan)器的耐(nai)磨性好(hao)
　　因彎管(guan)流量傳(chuan)感器的(de)特殊結(jie)構,内部(bu)沒有任(ren)何節🧡流(liu)件和插(cha)入件,固(gu)彎管流(liu)量傳感(gan)器幾乎(hu)不存在(zai)磨損,是(shi)🌏保證彎(wan)管流量(liang)計長期(qi)運行精(jing)度不變(bian)的重要(yao)條件。孔(kong)闆流量(liang)計入口(kou)邊緣尖(jian)銳度對(dui)磨損十(shi)分敏感(gan),隻要有(you)微量的(de)磨損,就(jiu)會直接(jie)影響到(dao)測量精(jing)度❌,在氣(qi)體的長(zhang)期高度(du)沖刷下(xia),也會使(shi)孔闆開(kai)孔直角(jiao)入口的(de)邊緣很(hen)👉快鈍化(hua),使測量(liang)🌂精度系(xi)統發生(sheng)變化造(zao)成誤差(cha)💯。
3.6彎管流(liu)量計安(an)裝方便(bian),維護量(liang)小
　　彎管(guan)流量計(ji)具有良(liang)好的耐(nai)磨性,長(zhang)期運行(hang)的穩定(ding)性和可(ke)🏃‍♂️在線❄️進(jin)行清污(wu)等特點(dian),可采用(yong)直接焊(han)接的方(fang)法㊙️進行(hang)安裝👨‍❤️‍👨,避(bi)免了流(liu)量測量(liang)裝置現(xian)場跑、冒(mao)、滴、漏,令(ling)人🚶頭痛(tong)的問題(ti),降低了(le)安裝費(fei)用。
　　由于(yu)彎管流(liu)量計一(yi)次測量(liang)件長期(qi)運行無(wu)磨損件(jian)🏃🏻‍♂️,大大降(jiang)低🍉了維(wei)護費用(yong),幾乎是(shi)免維護(hu),一般可(ke)達到被(bei)測氣體(ti)管道的(de)使用壽(shou)命。
　　孔闆(pan)流量計(ji)的插入(ru)件和節(jie)流件容(rong)易堵塞(sai),附着髒(zang)物,影響(xiang)測量正(zheng)确率。爲(wei)保證孔(kong)闆流量(liang)計的測(ce)量精度(du),必👅須經(jing)常進行(hang)拆除檢(jian)查清污(wu),這樣頻(pin)繁的拆(chai)裝、檢查(cha)、清♻️污維(wei)修,在連(lian)續✌️作業(ye)的冶金(jin)企💔業難(nan)以做到(dao),特别是(shi)對在較(jiao)大管🛀道(dao)上的孔(kong)闆流量(liang)計🐉就更(geng)難以做(zuo)到,可見(jian)在工業(ye)煤氣計(ji)量中具(ju)有多種(zhong)不确定(ding)因素影(ying)響測量(liang)誤差。
 
3.7彎管(guan)流量計(ji)不易凍(dong)管
　　孔闆(pan)流量計(ji)的結構(gou)、工作原(yuan)理達到(dao)的測量(liang)精度,節(jie)🏒流件起(qi)到㊙️了決(jue)定性的(de)作用。節(jie)流件對(dui)氣體在(zai)管道的(de)流動具(ju)有非常(chang)大❗的阻(zu)力,一般(ban)隻能利(li)用輸氣(qi)管道.截(jie)面的1/3,大(da)量潮濕(shi)含水的(de)氣體在(zai)節流件(jian)截面上(shang)形成了(le)大量的(de)水珠,遇(yu)冷後結(jie)霜、結凍(dong)堵管。爲(wei)解決煤(mei)氣供應(ying)的凍管(guan)問題,必(bi)須給每(mei)套孔闆(pan)加裝保(bao)溫伴.熱(re)裝置,來(lai)保證新(xin)疆地區(qu)5個月的(de)冬季運(yun)行🐆。表2爲(wei)孔闆流(liu)量計運(yun)行費用(yong)。
　　彎管流(liu)量計由(you)于特殊(shu)結構和(he)安裝的(de)多樣性(xing)(水平轉(zhuan)水平,水(shui)平轉垂(chui)直向下(xia)，垂直向(xiang)下轉水(shui)平,垂直(zhi)直管,水(shui)平直管(guan)等安裝(zhuang)👨‍❤️‍👨方式🔞,見(jian)圖3),可以(yi)有效防(fang)止煤氣(qi)計量中(zhong)凍管的(de)發生，節(jie)省熱能(neng)源和運(yun)行費用(yong)。
 
4.應用對(dui)比
　　盡管(guan)孔闆流(liu)量計在(zai)工業煤(mei)氣測量(liang)計量中(zhong)存在不(bu)少📱缺點(dian),但是🐉孔(kong)闆流量(liang)計仍是(shi)測量計(ji)量行業(ye)使用廣(guang)泛的一(yi)種流量(liang)計量裝(zhuang)置,它已(yi)有100多年(nian)的曆史(shi),經過各(ge)國科學(xue)工作者(zhe)潛♍心研(yan)究,第一(yi)個流量(liang)測量節(jie)流裝置(zhi)國際标(biao)準ISO5167在1980年(nian)頒布實(shi)施,經過(guo)多年的(de)發展✉️ISO5167在(zai)1993年、2003年分(fen)别進行(hang)了改版(ban),使孔闆(pan)流量計(ji)更具有(you)完備的(de)标準和(he)規範,得(de)到了計(ji)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻管理(li)部門檢(jian)定許可(ke)♉。
　　彎管流(liu)量計在(zai)工業測(ce)量計量(liang)中的優(you)勢巴凸(tu)顯,但🎯也(ye)🔅需😄要不(bu)🍉斷改進(jin):(1)彎管流(liu)量計對(dui)低壓低(di)流速的(de)流☁️體不(bu)易測量(liang); (2)彎管流(liu)量計隻(zhi)能在帶(dai)有彎管(guan)的管道(dao)上安裝(zhuang),具有一(yi)定的局(ju)限性; (3)在(zai) 氣體的(de)測量時(shi)取壓截(jie)面上的(de)密度變(bian)化難以(yi)修定🌏。
5.結(jie)束語
　　用(yong)于各類(lei)流量測(ce)量計量(liang)設備很(hen)多。實踐(jian)證明,在(zai)選擇測(ce)量計量(liang)器具的(de)過程中(zhong),要高度(du)關注被(bei)測量介(jie)質的多(duo)變性,工(gong)藝參數(shu)的正确(que)率,使用(yong)環境的(de)特殊性(xing)及整體(ti)系統考(kao)慮的科(ke)學性,并(bing)不是說(shuo)流量測(ce)量🔴計量(liang)設備的(de)價格越(yue)🈲高越好(hao),也不是(shi)精度越(yue)高越好(hao)🔴,關鍵是(shi)要達到(dao)被測介(jie)質數據(ju)真實所(suo)需。爲此(ci),工程技(ji)術人員(yuan)在選擇(ze)流量測(ce)量設備(bei)時要遵(zun)循合理(li)、正确、綜(zong)合系統(tong)的原則(ze): (1)滿足基(ji)本功能(neng)(2)避 免采(cai)用模拟(ni)信号傳(chuan)輸的系(xi)統; (3)既💚要(yao)考慮未(wei)來的更(geng)新和發(fa)展,又要(yao)與原系(xi)統匹配(pei); (4)根據需(xu)要确🌈定(ding)精度等(deng)級、價格(ge)性能比(bi), (5)既要考(kao)慮安💚裝(zhuang)、維護的(de)便利性(xing),又要😘注(zhu)重後期(qi)維護費(fei)用和可(ke)檢定的(de)可🈲行性(xing)。

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