摘要:針(zhen)對冶金工業煤氣(qi)在線流量測量裝(zhuang)置實際運行🔴狀🌍況(kuàng)👅,重點從地域環境(jìng)、可測量介質适應(ying)性、測量裝🥰置的工(gōng)藝技術❄️要求、量程(cheng)範圍、耐磨性、直管(guǎn)段要求、設備維護(hu)✏️及節能等方面⭐,探(tàn)讨了彎管流量計(ji) 與孔闆流量計 的(de)性能比較,爲工業(yè)煤氣測量計量設(she)備的選型提供參(cān)👄考。
1.前言
　　冶金工業(yè)煤氣中含有大量(liàng)的粉塵、水、焦油和(hé)萘,測‼️量計量冶金(jin)工業煤氣的流量(liàng)設備運行狀況不(bu)好,是國内外測量(liang)計量領域中公認(ren)的難題。目前,對冶(ye)金工業煤氣的測(cè)量計量,使用較多(duō)的是孔闆流量計(ji)、質量流量計和渦(wo)節流量計。相比之(zhī)下，孔闆流量🌂計相(xiàng)對穩定,使用也更(geng)爲廣泛。但是,孔闆(pan)流量計在💞使用過(guo)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(shàng)、導壓管上,易造成(chéng)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(ying)用,取得了較好的(de)使用效果。對八鋼(gāng)冶金工業煤氣流(liú)♋量計量中使用孔(kong)闆流量計和彎👌管(guǎn)流量計的狀況進(jìn)行分析,以供同行(háng)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(ji)是一種差壓式流(liú)量計,其差壓的産(chǎn)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(dòng)産生慣性離心力(lì),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(qu)率半徑等因素有(yǒu)關。在彎管的内側(cè)流速會逐步增大(dà),而外側流速卻逐(zhú)步減小,形成了各(gè)個過流面的近似(si)梯形速度分布,這(zhe)種梯形分布🌈狀态(tài)在彎管45°截面處達(dá)到㊙️極限狀态。根據(jù)質量☔守恒定律、能(néng)量守恒定律和動(dòng)量守恒定律,流體(tǐ)在管道中流✔️動時(shi),相同過流斷面㊙️各(ge)元流質點的能量(liàng)不變,各質點流速(sù)的☔變化形成了彎(wan)管内的外側壓差(chà)△P,進♈而方便地測量(liàng)出管道内流體的(de)流速和流量值。彎(wān)⭐管截面流速分布(bu)示意圖如圖1所示(shì)。
 
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(liú)速增加,靜壓力下(xia)降。氣體的流量增(zeng)大時,産生的壓差(cha)值也随着增大,根(gēn)據流動連續🏃性方(fāng)程💘(質量守恒定律(lü))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(liang)出氣體流量值。孔(kǒng)闆流量計測量原(yuan)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(liàng)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(dī)了因計量檢測器(qi)具帶來的流體在(zài)管道内的壓力損(sun)失,減少了加壓設(shè)備♊的投入和加壓(ya)設備的電能消耗(hào)。由于孔闆流量計(jì)是利用對流體節(jiē)🐅流裝置施行節.流(liu)産生的差壓來測(ce)量流體流量,流體(tǐ)在孔闆上存在壓(ya)力損♊失,因此使用(yong)時爲了保證孔闆(pan)流量計的測量精(jīng)度,在🍉選定孔闆流(liú)量計的工作壓差(chà)時都❤️取高壓差值(zhi)。通常情況下，該節(jie)流壓✊力損失(稱爲(wèi)不可恢複壓力損(sun)失)可達孔闆🈲運行(háng)流量下産生壓差(chà)值的30%～70% (與孔闆的β值(zhí)有關)。孔闆流量計(ji)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(liú)量♻️測量計量設備(bei)不能正常工作。彎(wān)管流量計的特殊(shu)結構和導❌壓管上(shàng)的三通閥可在正(zheng)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(lai)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(liang)計的彎管傳感器(qì),是一個90的标準彎(wan)管,内部沒有任何(he)節流件和插入件(jian),是測量元件中簡(jiǎn)單實用🐕的測量件(jiàn)。随着機械加工業(yè)的快速發展和精(jing)度高數👌控機床用(yong)于機械加工業,彎(wan)管流量傳感器的(de)加工精度不斷提(tí)高,質量越來越好(hǎo)。 彎管流量計的直(zhí)管段要🧡求前5D,後2D,孔(kong)闆流量計的直管(guǎn)段要求前10D,後5D。彎管(guan)流量計的重複性(xing)好,可達0.2%。
3.4彎管流量(liàng)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(chen)等惡劣環境條件(jiàn)🌐下,優于孔闆流量(liang)計,震動和沖擊對(dui)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(ji)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(qi)的幾何尺寸幾乎(hū)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(zuò)爲傳感器進行流(liú)量測量。
　　彎管流量(liàng)計的設計特點最(zui)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(cheng)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(gan)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(hu)不存在磨損,是保(bǎo)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(yuan)尖銳度對磨損十(shi)分敏感,隻要有微(wei)量的磨㊙️損,就會直(zhi)接影響到測量精(jīng)度,在氣體的長期(qi)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(liang)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(wen)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(bi)免了流量測量裝(zhuāng)置現場跑、冒、滴、漏(lòu),令人頭痛的問題(ti),降低了安裝費用(yòng)。
　　由于彎管流量計(jì)一次測量件長期(qī)運行無磨損件📱,大(da)💋大降低了維護費(fei)用,幾乎是免維護(hù),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(liu)件容易堵塞,附着(zhe)髒物,影響測🚶‍♀️量正(zheng)确率。爲保證孔闆(pǎn)流量計的測量精(jīng)度,必🌍須經常進行(háng)拆📧除檢🚩查清污,這(zhe)樣頻繁的拆裝、檢(jian)查、清污維修🏃‍♂️,在連(lian)續作業的🆚冶金企(qi)⭐業難以做到,特别(bié)是對在較大管☔道(dào)上的孔🏃闆流量計(ji)就更難以🍉做到,可(ke)見在工業煤氣計(ji)量中具有多種不(bu)确定因素影響測(cè)量誤差。
 
3.7彎管流量(liang)計不易凍管
　　孔闆(pan)流量計的結構、工(gōng)作原理達到的測(cè)量精度,節流件起(qi)到了💰決定性的作(zuò)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(shū)氣管道.截面✉️的1/3,大(dà)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(shuāng)、結凍堵📧管。爲解決(jue)煤氣供應的凍管(guan)問題,必須給每套(tào)孔闆加裝保溫🌐伴(ban).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(yu)特殊結構和安裝(zhuang)的多樣性(水平轉(zhuan)🔞水♻️平,水平轉垂直(zhí)向下，垂直向下轉(zhuǎn)水平,垂直直管,水(shui)平直管等安裝方(fang)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(gong)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(háng)業使用廣泛的一(yi)種流🌈量計🐪量裝🌏置(zhì),它已有100多年的曆(lì)史,經☀️過各國科學(xué)工作者潛📐心研究(jiū),第一個👨‍❤️‍👨流量測量(liàng)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(háng)了改版,使孔闆流(liu)量計更具有完💛備(bèi)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(cè)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(liú)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(zài) 氣體的🏃🏻測量時取(qǔ)壓🌍截面上的密度(du)變化難以修定。
5.結(jie)束語
　　用于各類流(liú)量測量計量設備(bèi)很多。實踐證明,在(zài)選擇測量計量♌器(qi)具的過程中,要高(gao)度關注被測量介(jie)質的多變性,工藝(yì)參數的正确率,使(shǐ)用環境的特殊性(xing)及整體系統考慮(lǜ)的科學性,并不是(shi)說流量測量計量(liang)設備的價格越高(gao)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(wèi)此,工程技術人員(yuán)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(mó)拟信♌号傳輸的系(xì)統; (3)既要考慮未來(lái)的更新和發展,又(yòu)要與原系統匹配(pei); (4)根據需要确定精(jing)度等級、價格性能(néng)比, (5)既要考慮安裝(zhuāng)、維護的便利性,又(yòu)要注重後期維護(hù)費用和可檢定的(de)可行性。

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