摘(zhai)要:針對冶(ye)金工業煤(mei)氣在線流(liu)量測量裝(zhuang)置實際運(yun)行✏️狀況,重(zhong)點從地域(yu)環境、可測(ce)量介質适(shi)應性、測♻️量(liang)裝置的工(gong)藝技術☁️要(yao)求、量程範(fan)圍、耐磨性(xing)、直管段要(yao)求、設🌈備維(wei)護及節能(neng)等方面🚩,探(tan)讨了彎管(guan)流量計 與(yu)孔闆流量(liang)計 的性能(neng)比較,爲工(gong)業煤氣測(ce)量計量設(she)備的選型(xing)提供參考(kao)。
1.前言
　　冶金(jin)工業煤氣(qi)中含有大(da)量的粉塵(chen)、水、焦油和(he)萘,測量計(ji)量冶金工(gong)業煤氣的(de)流量設備(bei)運行狀況(kuang)不好,是國(guo)内外測量(liang)計量🥰領域(yu)中公認的(de)難題。目前(qian),對冶金工(gong)業❤️煤氣的(de)測量計量(liang),使用較多(duo)的是孔闆(pan)流量計、質(zhi)量流量計(ji)和渦節流(liu)量計。相比(bi)之下，孔闆(pan)流量計相(xiang)對穩定,使(shi)用也更爲(wei)廣泛。但是(shi),孔闆流量(liang)計在❄️使用(yong)過程中🐪因(yin)有大量雜(za)質堆積,焦(jiao)油和萘附(fu)着在孔闆(pan)流量計的(de)測量刀口(kou)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻上、導壓管(guan)🐪上,易造成(cheng)堵塞及凍(dong)管現象。近(jin)年來❤️,彎管(guan)流量計在(zai)冶金工業(ye)煤氣計量(liang)中得到應(ying)用,取得了(le)較好的使(shi)用效果。對(dui)八鋼冶金(jin)工業煤氣(qi)流💔量計量(liang)中使用孔(kong)闆流🌈量計(ji)和彎管流(liu)量計的狀(zhuang)況進行分(fen)析,以供同(tong)行參考。
2工(gong)作原理
2.1彎(wan)管流量計(ji)的工作原(yuan)理
　　彎管流(liu)量計是一(yi)種差壓式(shi)流量計,其(qi)差壓的産(chan)生是靠☔流(liu)體流經彎(wan)管時,由于(yu)彎管的約(yue)束和彎管(guan)管📧壁的導(dao)流作用,使(shi)流體在彎(wan)管内作近(jin)似于圓周(zhou)運動産生(sheng)慣性離🔱心(xin)力,該離心(xin)力的大小(xiao)♍與流體的(de)流速、流體(ti)質量(密度(du))以🈚及做圓(yuan)周♋運動的(de)曲率半徑(jing)等因素有(you)關。在彎管(guan)的内側🌈流(liu)速會逐步(bu)增大,而外(wai)側流速卻(que)逐步減小(xiao),形成了各(ge)個過流面(mian)的近似梯(ti)形速度分(fen)布,這種梯(ti)形分布狀(zhuang)态在彎管(guan)45°截面處達(da)到極限狀(zhuang)态。根據質(zhi)量守恒定(ding)律、能量守(shou)恒定律和(he)動量守恒(heng)定律,流體(ti)在管道中(zhong)流動時,相(xiang)同過流斷(duan)面各元流(liu)質點的能(neng)量不變,各(ge)質點流速(su)的變化形(xing)成了彎管(guan)内的外側(ce)壓差△P,進✔️而(er)方便地測(ce)量出管道(dao)内流體的(de)流速和流(liu)量值。彎管(guan)截面流速(su)分布示意(yi)圖🧑🏽‍🤝‍🧑🏻如圖1所(suo)示🧡。
 
2.2孔闆流(liu)量計的工(gong)作原理
　　當(dang)氣體流經(jing)管道内的(de)節流件闆(pan)片時,流體(ti)在節流件(jian)闆片前後(hou)形成壓差(cha),緻使氣體(ti)在管道内(nei)的流速增(zeng)加,靜壓力(li)下降。氣體(ti)的流量增(zeng)大時,産生(sheng)的壓差值(zhi)也随着增(zeng)大,根據流(liu)動連續🈲性(xing)方程(質量(liang)守恒定律(lü))和伯努力(li)方程(能量(liang)守恒定律(lü)),測量出節(jie)流件闆片(pian)差壓值的(de)大小，計量(liang)出氣體流(liu)量值。孔闆(pan)流量計測(ce)量原理見(jian)圖2。
流量方(fang)程爲：
 
 
3.性能比(bi)較
　　在冶金(jin)工業煤氣(qi)測量計量(liang)中,彎管流(liu)量計較孔(kong)闆🔅流量計(ji)具有許多(duo)優越性。
3.1節(jie)能效果好(hao)
　　彎管流量(liang)計因其獨(du)特的測量(liang)原理,沒有(you)其他流量(liang)計💛必須具(ju)備🚩的節流(liu)件或插入(ru)件,最大限(xian)度地減低(di)了因計量(liang)檢測器具(ju)帶來的流(liu)體在管道(dao)内的壓力(li)損失,減少(shao)了加壓設(she)備的投入(ru)和加壓設(she)備的電能(neng)消耗。由于(yu)孔闆流量(liang)💯計是利用(yong)對流體節(jie)🥵流裝置施(shi)行節.流産(chan)生的差壓(ya)來測❗量流(liu)體流量,流(liu)體在孔闆(pan)上存在壓(ya)力損⭕失,因(yin)此使用時(shi)爲了保證(zheng)孔闆流量(liang)計的測量(liang)精度,在選(xuan)定孔闆流(liu)量計的工(gong)作壓差時(shi)都取高壓(ya)差值。通常(chang)😘情況下，該(gai)節流壓力(li)🐅損失(稱爲(wei)不可恢複(fu)㊙️壓力損失(shi))可達孔闆(pan)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼運行流量(liang)下産💰生壓(ya)差值的30%～70% (與(yu)孔闆的β值(zhi)有關)。孔闆(pan)流量計壓(ya)力損失等(deng)🈚損耗量用(yong)見表1。
 
3.2設備(bei)使用狀況(kuang)較好
　　冶金(jin)工業煤氣(qi)中，含有大(da)量的粉塵(chen)、水、焦油和(he)萘,使✊很多(duo)🏃‍♂️流量測♍量(liang)計量設備(bei)不能正常(chang)工作。彎管(guan)流量計的(de)特殊結構(gou)和導⛱️壓管(guan)🔆上的三通(tong)閥可在正(zheng)常工作狀(zhuang)态‼️下清除(chu)傳感器的(de)堵塞附着(zhe)物,實用便(bian)利,在現場(chang)試用4年來(lai)從未發生(sheng)堵塞現象(xiang)。
3.3彎管流量(liang)計結構簡(jian)單
　　彎管流(liu)量計的彎(wan)管傳感器(qi),是一個90的(de)标準彎管(guan),内部✊沒有(you)任何🌏節流(liu)件和插入(ru)件,是測量(liang)元件中簡(jian)單🌈實用的(de)測量件。随(sui)着🚶機械🔆加(jia)工業的快(kuai)速發展和(he)精度高數(shu)控機床⁉️用(yong)于機械加(jia)工業,彎管(guan)🌍流量傳感(gan)器的加工(gong)精度不斷(duan)提高,質量(liang)越㊙️來越好(hao)。 彎🔅管流量(liang)計的直管(guan)段要📱求前(qian)5D,後2D,孔闆流(liu)量計的直(zhi)✏️管段要求(qiu)前10D,後5D。彎管(guan)流量計♻️的(de)重複性好(hao),可達0.2%。
3.4彎管(guan)流量計适(shi)應性強,量(liang)程範圍寬(kuan)
　　彎管流量(liang)計在高溫(wen)、高壓、沖擊(ji)、振動、潮濕(shi)、粉塵等惡(e)劣環境條(tiao)件下,優于(yu)孔闆流量(liang)計,震動和(he)沖擊對彎(wan)管流量傳(chuan)♈感器的正(zheng)常工作幾(ji)乎沒有影(ying)響,高溫、高(gao)壓對彎☎️管(guan)流量計來(lai)說隻要采(cai)🔴用與工藝(yi)管道相同(tong)的材質,就(jiu)🤞可以解決(jue)🥵。
　　彎管流量(liang)傳感器的(de)幾何尺寸(cun)幾乎沒有(you)限制,管徑(jing)的大小從(cong)幾十毫米(mi)到2n以上,隻(zhi)要彎管的(de)彎徑比符(fu)合規定要(yao)求,都可以(yi)做爲傳感(gan)器進行流(liu)量測量。
　　彎(wan)管流量計(ji)的設計特(te)點最适合(he)在高溫、高(gao)壓狀态👨‍❤️‍👨下(xia)(高溫♈蒸汽(qi)、高溫水)的(de)流量計量(liang),可降低能(neng)源損耗,降(jiang)低壓力⛷️損(sun)失,提高🍓供(gong)熱效率。
彎(wan)管流量計(ji)的量程比(bi)可達10: 1,孔闆(pan)流量計的(de)量程比一(yi)般爲35: 1.
3.5彎管(guan)流量傳感(gan)器的耐磨(mo)性好
　　因彎(wan)管流量傳(chuan)感器的特(te)殊結構,内(nei)部沒有任(ren)何節流件(jian)和插入件(jian),固彎管流(liu)量傳感器(qi)幾乎不存(cun)在磨損,是(shi)保證🚩彎管(guan)流量計長(zhang)期運行精(jing)度不變的(de)重要條件(jian)。孔闆流量(liang)計入口🏃‍♀️邊(bian)緣尖銳度(du)對磨損十(shi)分敏感,隻(zhi)要有微量(liang)的磨損,就(jiu)會直接影(ying)響到測量(liang)精度🎯,在氣(qi)體的長期(qi)高度沖刷(shua)下,也會使(shi)孔闆開孔(kong)直角入口(kou)的邊緣🐪很(hen)快鈍化,使(shi)測量精度(du)系統發生(sheng)變化造成(cheng)誤差。
3.6彎管(guan)流量計安(an)裝方便,維(wei)護量小
　　彎(wan)管流量計(ji)具有良好(hao)的耐磨性(xing),長期運行(hang)的穩定性(xing)和可在線(xian)進行清污(wu)等特點,可(ke)采用直接(jie)焊接的方(fang)法進行安(an)裝,避免了(le)流量測量(liang)裝置現場(chang)跑、冒、滴、漏(lou),令人頭痛(tong)的問題,降(jiang)低了安裝(zhuang)費用。
　　由于(yu)彎管流量(liang)計一次測(ce)量件長期(qi)運行無磨(mo)損件,大大(da)降低了維(wei)護費用,幾(ji)乎是免維(wei)護,一般可(ke)達到被測(ce)♋氣體管道(dao)的使用壽(shou)命。
　　孔闆流(liu)量計的插(cha)入件和節(jie)流件容易(yi)堵塞,附着(zhe)髒物,影響(xiang)測量正确(que)率。爲保證(zheng)孔闆流量(liang)計的測量(liang)精度,必須(xu)經常進行(hang)拆除檢🈲查(cha)清污,這樣(yang)頻繁的拆(chai)裝、檢查、清(qing)污維修,在(zai)連續作業(ye)的✂️冶金企(qi)業難以做(zuo)到,特别是(shi)對在較大(da)管道上的(de)孔闆流量(liang)計就更難(nan)以做到,可(ke)見在工業(ye)煤氣計量(liang)中具有多(duo)種不确定(ding)因♊素影響(xiang)測量🐅誤差(cha)。
 
3.7彎管(guan)流量計不(bu)易凍管
　　孔(kong)闆流量計(ji)的結構、工(gong)作原理達(da)到的測量(liang)精度,節流(liu)件起到了(le)決定性的(de)作用。節流(liu)件對氣體(ti)在管道的(de)流動具有(you)非常大🏃‍♂️的(de)阻力,一般(ban)隻能利用(yong)輸氣管道(dao).截面✊的1/3,大(da)量潮濕含(han)水的氣體(ti)在節流件(jian)截面上形(xing)成了大量(liang)的水珠,遇(yu)冷後結霜(shuang)、結凍堵管(guan)。爲解決🧑🏽‍🤝‍🧑🏻煤(mei)氣供應的(de)凍管問題(ti),必須給每(mei)套孔🙇🏻闆加(jia)裝保溫伴(ban).熱裝置,來(lai)保證新疆(jiang)地區5個👌月(yue)的冬季運(yun)行。表2爲孔(kong)闆流量🌍計(ji)運行❓費用(yong)。
　　彎管流量(liang)計由于特(te)殊結構和(he)安裝的多(duo)樣性(水平(ping)✍️轉👌水平,水(shui)⛹🏻‍♀️平♍轉垂直(zhi)向下，垂直(zhi)向下轉水(shui)平,垂直直(zhi)管,水平直(zhi)管等安裝(zhuang)方式,見圖(tu)3),可以有效(xiao)防止煤氣(qi)計量中凍(dong)管的發生(sheng)，節省熱能(neng)源和運行(hang)費用。
 
4.應用(yong)對比
　　盡管(guan)孔闆流量(liang)計在工業(ye)煤氣測量(liang)計量中存(cun)在不🛀🏻少🤟缺(que)點🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,但是孔(kong)闆流量計(ji)仍是測量(liang)計量行業(ye)使用廣泛(fan)的一種流(liu)👄量計量裝(zhuang)置,它已有(you)100多年的曆(li)史,經過各(ge)國科學工(gong)🔞作者潛心(xin)研究💋,第一(yi)個流量測(ce)量節流裝(zhuang)置國際标(biao)準ISO5167在1980年頒(ban)布實施,經(jing)過多年的(de)發展ISO5167在1993年(nian)、2003年分别進(jin)行了改版(ban),使孔闆流(liu)量計更具(ju)有完備的(de)标準和規(gui)範,得到了(le)計量管理(li)部門檢定(ding)許可。
　　彎管(guan)流量計在(zai)工業測量(liang)計量中的(de)優勢巴凸(tu)顯,但也需(xu)要🈲不斷改(gai)進:(1)彎管流(liu)量計對低(di)壓低流速(su)的流體不(bu)㊙️易測量; (2)彎(wan)🈲管流❓量計(ji)隻能在帶(dai)有彎管的(de)管道上安(an)裝,具有一(yi)⭕定的局限(xian)性; (3)在 氣體(ti)的測量時(shi)取壓❤️截面(mian)上的密度(du)變化難以(yi)修定🐇。
5.結束(shu)語
　　用于各(ge)類流量測(ce)量計量設(she)備很多。實(shi)踐證明,在(zai)選擇測量(liang)計量器具(ju)的過程中(zhong),要高度關(guan)注被測量(liang)介✏️質的多(duo)變🌈性,工🔴藝(yi)參數的✂️正(zheng)确率,使用(yong)環境的特(te)殊👄性及整(zheng)🌈體系統考(kao)慮的科學(xue)性,并不是(shi)說流量測(ce)量計量設(she)備☔的價格(ge)越高越好(hao),也不是精(jing)度♌越高越(yue)好,關鍵是(shi)要達到被(bei)測介質數(shu)據真實所(suo)📐需。爲此,工(gong)程技術人(ren)員在☎️選擇(ze)流量測量(liang)設備時要(yao)遵循合理(li)、正确、綜合(he)系統的原(yuan)💰則: (1)滿足基(ji)本功能(2)避(bi) 免采用模(mo)拟信🐇号傳(chuan)輸的系統(tong); (3)既要考慮(lü)未來的更(geng)新和發展(zhan),又👨‍❤️‍👨要與原(yuan)系🍉統匹配(pei); (4)根據需要(yao)确定精度(du)等級、價格(ge)性能比, (5)既(ji)要考慮安(an)裝、維護的(de)便利性,又(you)要注重後(hou)期🐇維護費(fei)用和可檢(jian)定的可行(hang)性。

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