摘要(yào):針對冶金工(gōng)業煤氣在線(xiàn)流量測量裝(zhuāng)置實際運行(háng)狀況🈚,重點從(cong)地域環境、可(kě)測量介質适(shì)應性、測量裝(zhuang)置的工藝技(jì)術要求、量程(chéng)範圍、耐磨性(xìng)、直管段🐕要求(qiu)、設備維護🚶及(jí)節能👈等方面(mian),探讨了彎管(guǎn)流量計 與孔(kǒng)闆流量計 的(de)性能比較,爲(wei)工業煤氣測(ce)量計量設備(bèi)的選型提供(gong)參考。
1.前言
　　冶(yě)金工業煤氣(qi)中含有大量(liàng)的粉塵、水、焦(jiao)油和萘,測量(liàng)計量冶金工(gong)業煤氣的流(liu)量設備運行(háng)狀況不好✍️,是(shì)國内外測量(liang)計量領域中(zhong)公認的難題(tí)。目前,對冶金(jīn)工業煤氣的(de)測量計量,使(shi)用較多的是(shì)孔闆流量🤩計(jì)、質量流量計(ji)和渦節流量(liàng)計。相比之下(xià)☀️，孔闆流量計(ji)相對穩定,使(shǐ)用也更爲廣(guang)泛。但是,孔闆(pǎn)流量計在使(shǐ)用過程中㊙️因(yīn)有大量雜質(zhì)堆積,焦油和(hé)萘附着在孔(kǒng)闆流量計的(de)測🌈量刀口上(shàng)、導壓管上,易(yì)造成堵塞🙇🏻及(ji)凍管現象。近(jìn)年來,彎管流(liú)量計在冶金(jin)工業煤氣計(jì)量中得🌍到應(ying)用,取得了較(jiào)好的使用效(xiao)果。對八鋼冶(yě)金工業煤氣(qi)流量計量中(zhong)使用孔闆流(liú)量計和彎管(guan)流量計的狀(zhuàng)況進行分析(xi),以供同行參(cān)考。
2工作原理(li)
2.1彎管流量計(ji)的工作原理(lǐ)
　　彎管流量計(jì)是一種差壓(yā)式流量計,其(qí)差壓的産生(shēng)是靠⭕流體流(liu)經彎管時,由(yóu)于彎管的約(yuē)束和彎管管(guan)壁的導流作(zuò)用,使流體在(zai)彎管内作近(jin)似于圓周運(yùn)動産生🏃‍♂️慣性(xìng)離📧心力,該離(lí)心力的大小(xiao)與流體的流(liu)速、流體質量(liàng)(密度)以🙇‍♀️及做(zuò)圓周運動的(de)曲率半徑等(deng)因素有關。在(zai)⛱️彎管的内側(cè)🏃‍♂️流速會逐步(bù)增大,而外側(ce)流速卻逐步(bù)減🌐小,形成了(le)各個過流面(mian)的近似🔴梯形(xíng)速度分布,這(zhè)種梯🌈形分布(bù)狀态在彎管(guǎn)45°截面處達到(dao)極限狀态。根(gen)據質量🔞守恒(heng)定律、能量守(shou)恒定律和動(dòng)量守恒定律(lü),流體在管道(dào)中流動時,相(xiàng)同過流斷面(mian)各元流質點(dian)的能量不變(biàn)‼️,各質點流速(sù)的🥵變化形成(cheng)了彎管内的(de)外側壓差△P,進(jin)而🐉方便地測(cè)量出管道内(nei)🐕流體的流速(su)和流量值。彎(wān)管截面🔞流速(su)分布示意圖(tu)如圖1所示。
 
2.2孔(kǒng)闆流量計的(de)工作原理
　　當(dang)氣體流經管(guan)道内的節流(liu)件闆片時,流(liu)體在節流件(jian)闆片前🐕後形(xíng)成壓差,緻使(shi)氣體在管道(dào)内的流速增(zēng)加,靜壓力下(xia)降。氣體的流(liu)量增大時,産(chan)生的壓差值(zhí)也随着增大(dà),根據流🌍動連(lián)續性方程(質(zhì)量守恒定律(lü))和伯努力方(fāng)程(能量守恒(héng)定律),測量出(chu)節流件闆👌片(pian)差壓值的大(dà)小，計量出氣(qi)體流量值。孔(kǒng)闆流量計🔞測(cè)量原理見圖(tu)🙇🏻2。
流量方程爲(wei)：
 
 
3.性能比較(jiao)
　　在冶金工業(ye)煤氣測量計(jì)量中,彎管流(liú)量計較孔闆(pan)流量計具有(yǒu)許多優越性(xìng)。
3.1節能效果好(hao)
　　彎管流量計(ji)因其獨特的(de)測量原理,沒(méi)有其他流量(liang)計🐉必✂️須具備(bèi)的節流件或(huò)插入件,最大(da)限度地減低(di)了因計量檢(jian)測器具帶來(lai)的流體在管(guǎn)道内的壓力(lì)損失,減少了(le)加壓設備的(de)投入和加壓(yā)設備的電能(néng)🔴消耗。由于孔(kǒng)闆流量計是(shì)利用對流體(ti)節流裝置施(shi)行節.流産生(shēng)的差壓來測(cè)量流體流量(liang),流體在孔闆(pǎn)上存在壓力(li)損失,因此使(shǐ)用時爲了保(bǎo)證孔闆流量(liang)計的測量精(jīng)度,在㊙️選定孔(kong)㊙️闆流量計的(de)工作壓差時(shi)都取高壓差(cha)值。通常情況(kuàng)下，該節流壓(ya)力損失(稱爲(wèi)不可恢複壓(yā)力損失)可🐉達(da)孔闆運行流(liu)量下産生壓(ya)✍️差值的30%～70% (與孔(kǒng)闆的β值有關(guan))。孔闆流量計(jì)壓力損失等(deng)⁉️損耗量用見(jian)表1。
 
3.2設備使用(yòng)狀況較好
　　冶(yě)金工業煤氣(qi)中，含有大量(liang)的粉塵、水、焦(jiāo)油和萘,使很(hen)多流量測量(liàng)計量設備不(bu)能正常工作(zuò)。彎管流量計(jì)的特殊結構(gòu)和導♊壓管上(shàng)的三通閥可(ke)在正常工作(zuò)狀态下清除(chu)傳感器的堵(du)塞附着物,實(shi)用便利,在現(xian)場試用4年來(lai)從未發生堵(dǔ)塞現象。
3.3彎管(guan)流量計結構(gou)簡單
　　彎管流(liú)量計的彎管(guǎn)傳感器,是一(yī)個90的标準彎(wān)管,内部沒有(you)任何節流件(jiàn)和插入件,是(shi)測量元件中(zhōng)簡單實用的(de)測量件。随着(zhe)🧡機械☁️加工業(ye)的快速發展(zhan)和精⛹🏻‍♀️度高數(shu)控機床用于(yú)機械加工業(yè),彎管流量傳(chuan)感器🌈的加工(gōng)精😄度不斷提(ti)高,質量越來(lai)越好。 彎管流(liú)量計的直管(guǎn)段要🔱求前5D,後(hòu)2D,孔闆♍流量計(ji)的直🐉管段要(yào)求前10D,後5D。彎管(guan)流量計的重(zhòng)複性好,可㊙️達(dá)0.2%。
3.4彎管流量計(jì)适應性強,量(liang)程範圍寬
　　彎(wān)管流量計在(zai)高溫、高壓、沖(chòng)擊、振動、潮濕(shi)、粉塵等惡劣(lie)環🔅境✌️條件💜下(xià),優于孔闆流(liú)量計,震動和(he)沖擊對彎管(guan)流量傳感器(qi)的正常工作(zuo)幾乎沒有影(ying)響,高溫、高壓(yā)對彎管流量(liàng)🤟計來說隻要(yào)采用與工✏️藝(yì)管道相同的(de)材質,就可以(yi)解決。
　　彎管流(liu)量傳感器的(de)幾何尺寸幾(jǐ)乎沒有限制(zhì),管徑的大小(xiǎo)從🌈幾十毫米(mi)到2n以上,隻要(yào)彎管的彎徑(jìng)比符合規定(ding)要🥵求,都可以(yi)🐕做爲傳感器(qì)進行流量測(ce)量。
　　彎管流量(liàng)計的設計特(te)點最适合在(zài)高溫、高壓狀(zhuang)态下(高📞溫蒸(zheng)汽⛷️、高溫水)的(de)流量計量,可(ke)降低能源損(sun)耗,降低🏒壓力(li)損失,提高供(gòng)熱效率。
彎管(guan)流量計的量(liàng)程比可達10: 1,孔(kong)闆流量計的(de)量程比一般(bān)爲35: 1.
3.5彎管流量(liàng)傳感器的耐(nài)磨性好
　　因彎(wan)管流量傳感(gǎn)器的特殊結(jié)構,内部沒有(you)任何節✏️流件(jian)和插入件,固(gù)彎管流量傳(chuan)感器幾乎不(bu)存在磨損,是(shì)保證✨彎管流(liu)量計長期運(yùn)行精度不變(biàn)的重要條件(jiàn)。孔闆流量♊計(jì)入口邊緣尖(jian)銳度對♋磨損(sun)十分敏感,隻(zhi)要有微量的(de)磨🌈損,就會直(zhi)接影響到♍測(cè)量精度,在氣(qì)體的長期高(gao)度沖刷下,也(yě)會使孔闆開(kāi)孔直角💋入口(kou)的邊緣很快(kuai)鈍化,使測量(liang)🚶‍♀️精度系統發(fā)生變化造成(chéng)誤差。
3.6彎管流(liú)量計安裝方(fāng)便,維護量小(xiao)
　　彎管流量計(ji)具有良好的(de)耐磨性,長期(qī)運行的穩定(ding)🏃性和可在線(xiàn)進行清污等(deng)特點,可采用(yong)直接焊接的(de)方法🐆進行安(an)裝🐉,避免了流(liú)量測量裝置(zhì)現場跑、冒、滴(dī)、漏,令人☀️頭痛(tong)的問題,降低(di)了安裝費用(yong)。
　　由于彎管流(liú)量計一次測(ce)量件長期運(yùn)行無磨損件(jian),大💞大降低了(le)維護費用,幾(jǐ)乎是免維護(hù),一般可達到(dào)🛀被測🌂氣體📐管(guan)道的使用壽(shòu)命。
　　孔闆流量(liàng)計的插入件(jian)和節流件容(rong)易堵塞,附着(zhe)髒物,影響測(ce)量正确率。爲(wèi)保證孔闆流(liú)量計的測量(liang)精🐉度,必須經(jīng)常進行拆除(chu)檢查清污,這(zhe)樣頻繁的拆(chai)裝、檢查、清污(wū)維修✔️,在連續(xu)作業的冶金(jīn)企🐪業難以做(zuò)到,特别是對(dui)在較大管☔道(dào)上的孔闆流(liú)量計就更難(nán)以🔴做到,可見(jian)在工業煤氣(qì)計量中具有(yǒu)多種不确定(dìng)因素影響測(ce)量誤差。
 
3.7彎管流(liú)量計不易凍(dong)管
　　孔闆流量(liang)計的結構、工(gōng)作原理達到(dào)的測量精度(du),節流件起❌到(dao)了決定性的(de)作用。節流件(jiàn)對氣體在管(guǎn)道的流動具(jù)有非常大的(de)阻力,一般隻(zhī)能利用輸氣(qì)管道.截面的(de)1/3,大量潮濕含(hán)水的氣體在(zai)節流件截面(mian)上形成了大(da)♻️量的水珠,遇(yù)冷後結霜、結(jié)凍堵管。爲解(jiě)決煤氣供應(ying)的凍管問題(ti),必須給每套(tao)孔闆加裝保(bao)溫伴.熱裝置(zhi),來保證新疆(jiāng)地區5個🤩月的(de)冬季運行。表(biao)2爲孔闆流量(liàng)計運行費用(yòng)。
　　彎管流量計(jì)由于特殊結(jié)構和安裝的(de)多樣性(水平(ping)轉水平🈲,水平(píng)轉垂直向下(xià)，垂直向下轉(zhuan)水平,垂直直(zhi)管,水平直管(guan)等安裝方式(shi),見圖3),可以有(yǒu)效防止煤氣(qi)計量中凍管(guan)的發生，節省(sheng)熱能源和運(yun)行費用。
 
4.應用(yong)對比
　　盡管孔(kǒng)闆流量計在(zai)工業煤氣測(cè)量計量中存(cún)在不少缺點(diǎn),但是孔闆流(liú)量計仍是測(cè)量計量行業(ye)使用♉廣泛的(de)一種流量計(jì)量裝置,它已(yǐ)有100多年的曆(li)史,經過各國(guo)科學工✨作者(zhě)潛☔心研究,第(dì)一個流量測(ce)量節🤩流裝置(zhi)國際标準ISO5167在(zai)1980年頒布實施(shi),經過多年的(de)發展🔞ISO5167在1993年、2003年(nián)分别進行了(le)改版🌐,使孔闆(pǎn)流量計更具(ju)有完🏃備的标(biāo)準和規範,得(de)到了計量管(guan)理部門檢定(dìng)🌈許可。
　　彎管流(liu)量計在工業(yè)測量計量中(zhong)的優勢巴凸(tu)顯,但🏒也需要(yào)🚶不斷改進:(1)彎(wan)管流量計對(dui)低壓低流速(su)的流體不易(yi)測量; (2)彎🧡管流(liú)量計隻能在(zài)帶有彎管的(de)管道上安裝(zhuang),具有一定的(de)局限性; (3)在 氣(qi)體的測量時(shi)取壓截面上(shàng)的🐇密度變化(huà)難以修定。
5.結(jié)束語
　　用于各(gè)類流量測量(liang)計量設備很(hen)多。實踐證明(ming),在選擇測量(liang)計量⭐器具的(de)過程中,要高(gao)度關注被測(cè)量介質的多(duō)變性,工藝參(cān)數的正确率(lǜ),使用環境的(de)特殊性及整(zhěng)體系統考慮(lǜ)的科學性,并(bìng)不是🏃🏻說流量(liàng)測量計量設(she)備的價格越(yue)🔞高越好,也不(bú)是精度越高(gāo)越好♋,關鍵是(shì)要達🐇到被測(ce)介質🏃‍♀️數據真(zhen)實所需。爲此(cǐ),工程技術人(rén)員在選擇流(liú)量測量設備(bei)時要遵循合(he)理、正确、綜合(he)系⭐統的原則(zé): (1)滿足基本功(gōng)能(2)避 免采用(yong)模拟信号傳(chuán)輸的系統; (3)既(ji)要考慮未來(lái)的更新和發(fā)展,又💰要與原(yuan)系統匹配; (4)根(gen)據需要确定(ding)精度等級、價(jià)格性能比, (5)既(jì)要考慮安裝(zhuang)、維護的便利(li)性,又要注重(zhong)後期維護費(fei)用和可檢定(ding)的可行性。

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