常見問題

錐形流量計在煤氣測量中的應用介紹說明

煤氣流量測量一直是儀表檢測的難點，錐型流量計為煤氣流量測量提供了新的測量方法，本文介紹了錐型流量計在現(xiàn)場的使用情況和特點。
1 錐形流量計測量原理
因為管壁摩擦力減小了流過管壁的流體速度，所以在管道中流速分布為：在管壁處流速接近零，愈靠近管線中心流速愈大，在管線中心處流速最大。而當流體流過錐形流量計時，因錐形流量計是通過在管線中心懸掛一個錐形體來節(jié)流，錐體直接與流體高速中心部分相互作用，迫使管線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(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)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(jié)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，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(zhuǎn)變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s，因而可使管道內(nèi)流速均勻化，可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后；而錐形流量計是在管道中心置一圓錐，它的結(jié)構(gòu)是管道邊緣逐漸收縮，阻力損失小，且可使管道內(nèi)流速均勻化，使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后。由此得出結(jié)論：錐形流量計是節(jié)流裝置發(fā)展過程中一系列革新的必然結(jié)果。
2 錐形流量計特點
(1)直管段要求低。雖然所有差壓式流量計都是依據(jù)伯努利定理進行測量，但伯努利定理有一個基本要求，即被測量的流體必須為理想流體。采用孔板、噴嘴等傳統(tǒng)的差壓流量計的節(jié)流裝置時，為了盡量滿足伯努利定理的要求，必須有非常長的前、后直管段，以便將不規(guī)則流動的流體盡可能整形成為理想流體。而錐形流量計流量采用獨特的置于管道中心的流線型節(jié)流結(jié)構(gòu)設計，在檢測流量之前，同時對不規(guī)則流動的流體進行整流，在不增加流體整流器的情況廠，工5妙地解決流體整流的問題。中心懸掛的流線型錐體能重塑流速曲線，在緊靠錐體上游和下游較窄的區(qū)域內(nèi)(前0~3D，后0~1D)，將流速不規(guī)則的液體直接整流成理想液體，可充分滿足伯努利定理的要求，獲得很高的測量精度和重復性。不需要非常長的直管段整流，這在流量計的安裝過程中有很重要的意義。山東焦化制氣廠使用的石油液化氣錐形流量計(口徑270mm)在安裝過程中，由于現(xiàn)場條件限制，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(wěn)定運行。
(2)耐污染，不易堵。原來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(cè)直角入口邊緣將受到污染，儀表導壓管會不暢通或堵塞，影響系統(tǒng)測量精度；孔板前、后直管段積水會使管道流通面積減小，流速提高，差壓增加，流量顯示值偏高，嚴重時因?qū)汗芏氯?a href=http://m.quanqiujishi.com/index.php?m=search&g=c&type=1&name=%E5%8F%98%E9%80%81%E5%99%A8 target='_blank'>變送器無法正常運行。為確保儀表正常穩(wěn)定運行，儀表工維護工作量很大。錐形流量計有自吹掃式的結(jié)構(gòu)設計特點，無滯留死區(qū)。介質(zhì)流過錐體時會加速，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介質(zhì)所隔離，臟污雜質(zhì)進不去，因此錐形流量計可用于各種含雜質(zhì)、易結(jié)晶的臟污介質(zhì)，如焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。山東焦化制氣廠采用的五臺錐形流量計對焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣和石油液化氣的流量進行測量，有的使用已三年，至今未進行過維護，流量計未發(fā)現(xiàn)有節(jié)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(xiàn)象，大大降低了儀表的維護工作量，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。在焦化廠煤氣流量測量過程中，測量對象的特點是管道直徑大、壓力低，流速慢，孔板流量計一般選配微差壓變送器(山東焦化制氣廠使用的是羅斯蒙特公司的1151DR)，在煤氣壓力為3500Pa時，正常的差壓在100~1000Pa之間變化(山東焦化制氣廠回爐煤氣滿量程的差壓值為630pa)，流量計的差壓信號較小。而在采用均速管流量計時，由于管道煤氣流速低，差壓信號非常小對系統(tǒng)精度影響很大，山東焦化制氣廠城市煤氣計量采用均速管流量計，最大差壓只有120Pa，正常值為2~5Pa，系統(tǒng)精度很差。差壓信號小會影響變送器校驗、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(tǒng)精度影響也很大。而錐形流量計由于是類似孔板的節(jié)流件，差壓值遠大于均速管流量計，相對孔板來說，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，設計時可選用差壓值較大的錐形流量計，如表1所示，幾臺錐形流量計測量煤氣時差壓值均大于孔板測量時的差壓值。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(tǒng)的測量精度。
某些測量對象，如出廠煤氣、摻燒煤氣的流量測量，因最大最小流量相差較大，通常孔板只能達到3∶1的量程比，只好采用多管并聯(lián)的方法解決測量精確度不降低的問題，而錐形流量計的量程比可大于10∶1，因而在低量程時的測量精確度較高，適用范圍更寬。

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