摘要:針(zhen)對冶金工業煤氣(qì)在線流量測量裝(zhuang)置實際運行狀況(kuang)🛀🏻,重點從地域環境(jìng)、可測量介質适應(yīng)性、測量裝🐪置的工(gong)藝技術♍要求、量程(chéng)範圍、耐磨性、直管(guǎn)段要求、設備維護(hù)及節能等方面,探(tan)讨了彎管流量計(jì) 與孔闆流量計 的(de)性能比較,爲工業(yè)煤氣測量計量設(shè)備的選型提供參(can)考🈚。
1.前言
　　冶金工業(ye)煤氣中含有大量(liàng)的粉塵、水、焦油和(hé)萘,測量計量冶金(jīn)工業煤氣的流量(liàng)設備運行狀況不(bu)好,是國内外測量(liàng)計量領域✍️中公認(ren)的難題。目前,對冶(yě)金工業煤氣的測(cè)量計量,使用較多(duo)的是孔闆流量計(jì)、質量流量計和渦(wō)節流量計。相比之(zhi)下🌈，孔闆流量計相(xiang)對穩定,使用也更(gèng)爲廣泛。但是,孔闆(pǎn)流量計在使用過(guò)程中因🐅有大量雜(zá)質堆積,焦油和萘(nài)附着在孔闆流量(liang)計的測量刀口上(shang)、導壓管上,易造成(cheng)堵塞及凍管現象(xiàng)。近年來,彎管流量(liang)計在冶金🥵工業煤(mei)氣計量中得到應(yīng)用,取得了較好的(de)使用效果。對八鋼(gang)⚽冶金工業煤氣流(liu)量計量中使用孔(kǒng)闆流量計和彎管(guan)流量計的🙇‍♀️狀況進(jin)行分析,以供同行(hang)參考。
2工作原理
2.1彎(wan)管流量計的工作(zuò)原理
　　彎管流量計(jì)是一種差壓式流(liú)量計,其差壓的産(chan)生是靠流🚶體流經(jing)彎管時,由于彎管(guǎn)的約束和彎管管(guan)壁的導流作用,使(shǐ)流☀️體在彎管内作(zuò)近似于圓周運動(dong)産生慣性離心力(li),該離心力的大小(xiao)與流體的流☀️速、流(liu)體質量(密度)以及(ji)做圓周⚽運動的曲(qǔ)率半徑等因素有(you)關。在彎管的内側(cè)⛷️流速會逐步增大(dà),而外側🐉流速卻逐(zhu)步減小,形成了各(gè)個過流面的近似(si)梯形速度分布💞,這(zhè)種梯形分布狀态(tài)在彎✌️管45°截面處達(da)到🍉極限狀态。根據(ju)質量守恒定律、能(néng)量守恒定律和動(dong)量守恒定律,流體(tǐ)在管㊙️道中流動時(shí),相同過流斷面各(gè)元流質點的能量(liang)不變,各質點流速(sù)的變化形成了彎(wan)管内的外側壓差(cha)△P,進而方便地測量(liang)出管道内✌️流體的(de)流速和流量值。彎(wān)管截㊙️面流速分布(bù)示意圖☁️如圖1所示(shi)。
 
2.2孔闆流量計的工(gong)作原理
　　當氣體流(liú)經管道内的節流(liú)件闆片時,流體在(zai)節流件⛹🏻‍♀️闆片前☁️後(hòu)形成壓差,緻使氣(qi)體在管道内的流(liu)速增加☔,靜壓力下(xià)降。氣體的流量增(zēng)大時,産生的壓差(cha)值也随着增大,根(gen)據流☎️動連續性方(fang)程(質量守恒定律(lǜ))和伯努♉力方程(能(neng)量守恒定律),測量(liang)出節流件闆片差(cha)壓值的大小，計量(liàng)出氣體流量值。孔(kong)闆流量計測量原(yuán)理見🏒圖2。
流量方程(cheng)爲：
 
 
3.性能(neng)比較
　　在冶金工業(ye)煤氣測量計量中(zhong),彎管流量計較孔(kǒng)闆流量🔞計🍓具有許(xǔ)多優越性。
3.1節能效(xiao)果好
　　彎管流量計(ji)因其獨特的測量(liang)原理,沒有其他流(liu)量計必須具備的(de)節流件或插入件(jiàn),最大限度地減低(di)了因計量檢測👈器(qi)具帶來✌️的流體在(zai)管道内的壓力❗損(sun)失,減少了加壓設(shè)備的投入和加壓(yā)設備的電能消耗(hao)。由于孔闆流量計(jì)是利用🙇🏻對流體節(jie)流裝置施🍓行節.流(liú)産生的差壓來測(cè)量流體流量,流體(ti)在孔闆😘上存在壓(ya)力損失,因此使用(yòng)時爲了保證孔闆(pan)流量計的測量精(jing)度,在選定孔闆流(liú)量計☂️的工作壓差(cha)時都取高壓差值(zhí)。通常👣情況下，該節(jiē)流壓👨‍❤️‍👨力損失(稱爲(wèi)不可恢複壓力損(sǔn)失)可達孔闆運行(hang)流量下産生壓差(cha)值的30%～70% (與孔闆的β值(zhí)有關)。孔闆流量計(jì)壓力損失等🔴損耗(hào)量用見表1。
 
3.2設備使(shi)用狀況較好
　　冶金(jin)工業煤氣中，含有(you)大量的粉塵、水、焦(jiāo)油和萘,使很多流(liu)量💛測💞量計量設備(bei)不能正常工作。彎(wan)管流量計的特殊(shu)結構和導壓管上(shàng)的三通閥可在正(zhèng)常工作狀态下清(qīng)除傳感器的堵塞(sāi)附着物,實用便利(li),在現場試用4年來(lái)從未發生堵塞現(xiàn)象。
3.3彎管流量計結(jie)構簡單
　　彎管流量(liàng)計的彎管傳感器(qì),是一個90的标準彎(wān)管,内部沒有任何(he)💔節流件和插入件(jiàn),是測量元件中簡(jiǎn)單實用的測量件(jian)。随着機械加工業(ye)的快速發展和精(jīng)度高數控機床用(yong)于機械加工業,彎(wān)管流量傳感器的(de)加工精🔴度不斷提(ti)❤️高,質量越來越好(hao)。 彎管流量計的直(zhi)管段要求前5D,後2D,孔(kong)闆流量計的直💜管(guan)段要求前10D,後5D。彎管(guǎn)流量計的重複性(xìng)好,可達0.2%。
3.4彎管流量(liang)計适應性強,量程(cheng)範圍寬
　　彎管流量(liang)計在高溫、高壓、沖(chong)擊、振動、潮濕、粉塵(chén)等惡劣環境條件(jian)下,優于孔闆流量(liàng)計,震動和沖擊對(duì)彎管流量傳感器(qì)的正🔴常工⭐作幾乎(hu)沒有影響,高溫、高(gāo)㊙️壓對彎管流量計(jì)來說隻要采🌂用與(yu)工藝管道相同的(de)材質,就可以解決(jué)。
　　彎管流量傳感器(qì)的幾何尺寸幾乎(hu)沒有限制,管徑的(de)大小從幾十毫米(mi)到2n以上,隻要彎管(guǎn)的彎徑比符合規(guī)定要求,都可以做(zuo)爲傳感器進行流(liú)量測量。
　　彎管流量(liang)計的設計特點最(zuì)适合在高溫、高壓(ya)狀态下(高溫蒸汽(qi)、高溫水)的流量計(jì)量,可降低能源損(sun)耗,降低壓力損失(shī),提高供熱效率。
彎(wan)管流量計的量程(chéng)比可達10: 1,孔闆流量(liang)計的量程比一⭐般(ban)爲35: 1.
3.5彎管流量傳感(gǎn)器的耐磨性好
　　因(yīn)彎管流量傳感器(qì)的特殊結構,内部(bù)沒有任何節⛷️流件(jian)和插入件,固彎管(guǎn)流量傳感器幾乎(hū)不存在磨損,是保(bao)證🔞彎管流量計長(zhang)期運行精度不變(bian)的重要條件。孔闆(pan)流量計入口邊緣(yuán)尖🙇‍♀️銳度對磨損十(shi)分敏感,隻要有微(wei)量的磨損,就會直(zhí)🔞接影響到💯測量精(jing)度💞,在氣體的長期(qī)高度沖刷🚩下,也會(hui)使孔🥰闆開孔直角(jiǎo)入口的邊緣很快(kuài)鈍化,使測量精度(dù)系統發生變化造(zao)成誤差。
3.6彎管流量(liàng)計安裝方便,維護(hu)量小
　　彎管流量計(jì)具有良好的耐磨(mó)性,長期運行的穩(wěn)定性和可在線進(jin)行清污等特點,可(ke)采用直接焊接的(de)方法進行💃安裝,避(bì)免了流量測量裝(zhuang)置現場跑、冒、滴、漏(lòu),令人頭痛的問題(tí),降低了安🐆裝費用(yong)。
　　由于彎管流量計(ji)一次測量件長期(qi)運行無磨損件,大(da)大降低🌈了維護費(fei)用,幾乎是免維護(hu),一般可達到被測(ce)氣體管道的使用(yòng)壽命。
　　孔闆流量計(ji)的插入件和節流(liú)件容易堵塞,附着(zhe)髒物,影響測量👅正(zhèng)确率。爲保證孔闆(pǎn)流量計的測量精(jing)度,必須經常進🧡行(háng)拆除檢查清污,這(zhe)樣頻繁的拆裝、檢(jiǎn)查、清污維修,在連(lián)續作業的冶金企(qǐ)業難以做到,特别(bie)是對在較大管道(dào)上的孔闆流量計(jì)就更難以做到,可(kě)見在工業煤氣計(ji)✨量中具有多種不(bú)确定因素影響測(ce)量誤差。
 
3.7彎管流量(liàng)計不易凍管
　　孔闆(pan)流量計的結構、工(gong)作原理達到的測(cè)量精度,節流件起(qi)到了決定性的作(zuo)用。節流件對氣體(ti)在管道🌈的流動具(jù)有非常大👨‍❤️‍👨的阻力(li),一般隻能利用輸(shu)氣管道.截面的1/3,大(da)量⁉️潮濕含水的氣(qi)體在節流件截面(miàn)上形成了大量的(de)水珠,遇冷後結霜(shuang)、結凍堵管。爲解決(jué)煤氣供應的凍管(guǎn)問題,必須給每套(tào)孔闆加裝保溫伴(bàn).熱裝置,來保證新(xīn)疆地區5個月的冬(dong)季運行☁️。表2爲孔闆(pan)流量計運行費用(yòng)。
　　彎管流量計由于(yú)特殊結構和安裝(zhuang)的多樣性(水平轉(zhuǎn)水平,水平✌️轉垂直(zhi)向下，垂直向下轉(zhuan)水平,垂直直管,水(shui)平直管等安裝方(fāng)式,見圖3),可以有效(xiao)防止煤氣計量中(zhong)凍管的發生，節省(sheng)熱能源和運行費(fei)用。
 
4.應用對比
　　盡管(guan)孔闆流量計在工(gōng)業煤氣測量計量(liang)中存在不少✍️缺點(diǎn),但是孔闆流量計(ji)仍是測量計量行(hang)業使用廣泛的一(yī)種流量計量裝置(zhì),它已有100多年的曆(li)史,經過各國⛱️科學(xue)工作者潛心研究(jiu),第一個流量測量(liang)節🐕流裝置國際标(biao)準ISO5167在1980年頒布實施(shi),經過多年的發展(zhǎn)☁️ISO5167在1993年、2003年分别進行(hang)了改版,使孔闆流(liu)量計更具有完備(bei)的标準和規範,得(dé)到了計量✔️管理部(bu)門檢定🌂許可。
　　彎管(guan)流量計在工業測(ce)量計量中的優勢(shi)巴凸顯,但也需💜要(yao)不💋斷✉️改進:(1)彎管流(liú)量計對低壓低流(liu)速的流💃體不易測(cè)量; (2)彎管流量計隻(zhi)能在帶有彎管的(de)管道🚶‍♀️上安裝,具有(yǒu)一定的局限性; (3)在(zai) 氣體的測量時取(qǔ)壓截面上的密度(dù)變化難以修定。
5.結(jie)束語
　　用于各類流(liu)量測量計量設備(bèi)很多。實踐證明,在(zai)選擇🔞測量計量器(qì)具的過程中,要高(gao)度關注被測量介(jiè)㊙️質的多變性,工藝(yi)參數的正确率,使(shi)用環境的特殊🍉性(xìng)及整體系統💘考慮(lü)的科學性,并不是(shi)說流量測量💞計量(liàng)設備的價格越高(gāo)越好,也不是精度(du)越高越好,關鍵是(shi)要達到被測介質(zhì)數據真實所需。爲(wei)此,工程技術人員(yuan)在選✂️擇流量測量(liang)設備時要遵循合(he)理、正⛷️确、綜合系統(tong)的原則: (1)滿足基本(ben)功能(2)避 免采用模(mo)拟信号傳輸的系(xi)統; (3)既要考慮未來(lai)的更新和發展,又(yòu)要與原系統匹配(pèi); (4)根據需要确定精(jing)度等級、價格性能(neng)比, (5)既要考慮安裝(zhuāng)、維護的便利性,又(you)要注重後期📧維護(hù)費用和可檢定的(de)可✉️行性。

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