摘(zhai)要：焦(jiao)化廠(chang)在外(wai)供煤(mei)氣管(guan)道上(shang)安裝(zhuang) 插入(ru)式渦(wo)街流(liu)量計(ji) ,經嚴(yan)格的(de)參數(shu)設置(zhi),投入(ru)使用(yong)。與 孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 和羅(luo)茨流(liu)量計(ji)相比(bi),在流(liu)速大(da)于5m/s時(shi)渦街(jie)流量(liang)計 的(de)精度(du)較高(gao),并具(ju)有測(ce)量範(fan)圍寬(kuan),安裝(zhuang)、維修(xiu)方便(bian),清洗(xi)、維護(hu)費用(yong)低等(deng)特點(dian)。
随着(zhe)我國(guo)城市(shi)煤氣(qi)的不(bu)斷發(fa)展,一(yi)些冶(ye)金焦(jiao)化廠(chang)的💯焦(jiao)🔴爐煤(mei)氣向(xiang)供民(min)用煤(mei)氣的(de)方向(xiang)發展(zhan)。因此(ci),煤氣(qi)計量(liang)📱問題(ti)變得(de)❤️比較(jiao)突出(chu),對煤(mei)氣計(ji)量的(de)精度(du)要求(qiu)也越(yue)來越(yue)高。過(guo)去一(yi)般采(cai)用差(cha)壓流(liu)量裝(zhuang)置,80年(nian)代初(chu)🎯開始(shi)采用(yong)渦街(jie)流量(liang)計測(ce)量焦(jiao)爐煤(mei)氣流(liu)量。
1孔(kong)闆流(liu)量裝(zhuang)置
　　孔(kong)闆流(liu)量計(ji)量系(xi)統一(yi)般由(you)标準(zhun)孔闆(pan)、 差壓(ya)變送(song)器 、開(kai)方器(qi)及比(bi)例積(ji)算器(qi)組成(cheng),是目(mu)前應(ying)用比(bi)較廣(guang)泛的(de)流🔴量(liang)計☀️量(liang)方法(fa)之一(yi),它具(ju)有結(jie)構簡(jian)單、使(shi)用壽(shou)命長(zhang)等💰優(you)點,目(mu)前已(yi)形成(cheng)了㊙️标(biao)準化(hua)和系(xi)列化(hua)。焦化(hua)廠外(wai)供煤(mei)氣在(zai)1985年以(yi)前一(yi)直采(cai)用孔(kong)闆流(liu)量計(ji)進行(hang)焦爐(lu)煤氣(qi)的計(ji)量,在(zai)實際(ji)應用(yong)中發(fa)現有(you)以🚩下(xia)不足(zu):(1)因煤(mei)氣爲(wei)濕氣(qi)體,冬(dong)季保(bao)溫💜不(bu)好時(shi)孔闆(pan)易凍(dong),影響(xiang)計量(liang)裝置(zhi)正常(chang)🔞工🚩作(zuo)。(2)焦爐(lu)煤氣(qi)中成(cheng)分複(fu)雜,含(han)有焦(jiao)油、萘(nai)等多(duo)種雜(za)質,長(zhang)期使(shi)用會(hui)使孔(kong)闆孔(kong)徑結(jie)污變(bian)小,銳(rui)邊被(bei)髒物(wu)複蓋(gai),直接(jie)影響(xiang)計量(liang)精度(du)❗。另外(wai)導壓(ya)管堵(du)塞的(de)現象(xiang)也時(shi)有發(fa)生。(3)因(yin)煤🔅氣(qi)受溫(wen)度、壓(ya)力📐、密(mi)度影(ying)響較(jiao)大。一(yi)般中(zhong)小型(xing)焦化(hua)廠在(zai)設計(ji)中沒(mei)有考(kao)慮補(bu)償問(wen)題。因(yin)此,冬(dong)夏兩(liang)季測(ce)🔴量誤(wu)差較(jiao)大。(4)孔(kong)闆流(liu)量🐕計(ji)适用(yong)于穩(wen)定、連(lian)續工(gong)作。其(qi)量程(cheng)🏃‍♂️比爲(wei)1∶3。(5)孔闆(pan)流量(liang)計⭐至(zhi)少每(mei)年要(yao)清洗(xi)一次(ci),清洗(xi)時必(bi)♌須停(ting)産。對(dui)于一(yi)些大(da)管道(dao)拆裝(zhuang)相當(dang)困難(nan),中小(xiao)型企(qi)業難(nan)以具(ju)備孔(kong)闆裝(zhuang)配能(neng)力,有(you)的一(yi)安裝(zhuang)而訂(ding)終📐身(shen),難以(yi)滿足(zu)計量(liang)要求(qiu)。
2渦街(jie)流量(liang)計
2.1渦(wo)街流(liu)量計(ji)的工(gong)作原(yuan)理
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)屬于(yu)流體(ti)振動(dong)式流(liu)量計(ji),在管(guan)道内(nei)紊亂(luan)流動(dong)的介(jie)質撞(zhuang)到非(fei)線性(xing)擋體(ti)(發生(sheng)器)上(shang),擋體(ti)的形(xing)狀和(he)紊流(liu)速度(du)是🐇兩(liang)個決(jue)定參(can)數。當(dang)流體(ti)流經(jing)擋體(ti)時,在(zai)擋體(ti)兩✔️側(ce)交替(ti)💞地分(fen)離出(chu)漩渦(wo),形成(cheng)“卡門(men)渦🏒街(jie)現象(xiang)”見圖(tu)1。卡門(men)渦街(jie)的頻(pin)率與(yu)流速(su)成正(zheng)比。在(zai)流體(ti)中插(cha)入柱(zhu)狀物(wu)體時(shi)頻率(lü)與流(liu)體流(liu)速的(de)關系(xi)可用(yong)式(1)表(biao)示:

式(shi)中f——漩(xuan)渦頻(pin)率;V——管(guan)道内(nei)平均(jun)流速(su);d——柱狀(zhuang)擋體(ti)迎流(liu)面寬(kuan)度;D——流(liu)體⭐所(suo)在管(guan)道内(nei)徑;St——斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數,在(zai)雷諾(nuo)數104～106範(fan)圍内(nei)爲無(wu)量綱(gang)常數(shu)。
　　由式(shi)1可見(jian),通過(guo)測量(liang)渦街(jie)頻率(lü),就可(ke)算出(chu)流速(su)V,再由(you)流速(su)求出(chu)流量(liang)Q。當漩(xuan)渦在(zai)柱體(ti)兩側(ce)産生(sheng)時,柱(zhu)體受(shou)到與(yu)流向(xiang)垂直(zhi)的交(jiao)變升(sheng)力的(de)作用(yong),升力(li)的變(bian)化頻(pin)率就(jiu)是😄漩(xuan)渦頻(pin)率。利(li)用埋(mai)設在(zai)柱體(ti)内的(de)壓電(dian)檢測(ce)原件(jian)測出(chu)升力(li)的變(bian)化,将(jiang)升力(li)的變(bian)化轉(zhuan)🙇‍♀️爲電(dian)的頻(pin)率信(xin)号,輸(shu)送到(dao)轉換(huan)器,再(zai)進行(hang)放大(da)和整(zheng)形,形(xing)成頻(pin)♌率與(yu)電流(liu)成正(zheng)比的(de)模拟(ni)電壓(ya)或電(dian)流可(ke)以進(jin)行瞬(shun)♻️時指(zhi)示或(huo)累和(he)計算(suan),見圖(tu)2。


2.2渦街(jie)流量(liang)計的(de)特點(dian)
　　渦街(jie)流量(liang)計的(de)特點(dian)是:(1)渦(wo)街流(liu)量計(ji)體積(ji)小,重(zhong)量輕(qing)👉,安裝(zhuang)方㊙️便(bian),可🤟以(yi)不停(ting)産安(an)裝、拆(chai)卸、清(qing)洗和(he)維修(xiu)。(2)測量(liang)範圍(wei)寬,量(liang)程比(bi)可達(da)1∶10,幾乎(hu)不受(shou)介質(zhi)溫度(du)、壓力(li)、密度(du)的影(ying)響。可(ke)以測(ce)量空(kong)氣、氧(yang)氣、煤(mei)氣、蒸(zheng)汽🧡、水(shui)和低(di)粘度(du)的其(qi)他流(liu)體。測(ce)量時(shi)氣體(ti)流速(su)應大(da)于5m/s,水(shui)👅的流(liu)速應(ying)💞在0.5～6m/s之(zhi)間。(3)管(guan)道系(xi)統振(zhen)動有(you)可能(neng)疊加(jia)到漩(xuan)渦分(fen)離頻(pin)率上(shang),這将(jiang)使測(ce)量結(jie)果不(bu)準确(que),在小(xiao)流量(liang)時幹(gan)擾特(te)🐆别突(tu)出。
3渦(wo)街流(liu)量計(ji)的應(ying)用
3.1渦(wo)街流(liu)量計(ji)的安(an)裝
　　焦(jiao)化廠(chang)三組(zu)六六(liu)型焦(jiao)爐,向(xiang)棗莊(zhuang)市供(gong)應煤(mei)氣10萬(wan)m3/d。1990年🌈10月(yue)👌在外(wai)供煤(mei)🔞氣管(guan)道上(shang)帶壓(ya)不停(ting)産安(an)裝了(le)雙發(fa)生🔞體(ti)CWL-G104C-1插🚶入(ru)式渦(wo)街🈚流(liu)量🌈計(ji),整個(ge)安裝(zhuang)過程(cheng)從開(kai)口焊(han)接到(dao)參數(shu)設置(zhi)調試(shi)完成(cheng)僅用(yong)3h。
3.2現場(chang)調試(shi)
3.2.1儀表(biao)常數(shu)的計(ji)算儀(yi)表出(chu)廠時(shi)已給(gei)出了(le)探頭(tou)插入(ru)💁管道(dao)✌️中心(xin)的儀(yi)表常(chang)數,安(an)裝時(shi)隻需(xu)按現(xian)場實(shi)際條(tiao)件換(huan)算成(cheng)💋儀表(biao)流量(liang)常數(shu)KQ即可(ke)。爲此(ci),需進(jin)行流(liu)場修(xiu)🔆正和(he)阻塞(sai)修正(zheng)換算(suan):
KQ=KV/TUA(2)
式中(zhong)KQ——儀表(biao)常數(shu);KV——儀表(biao)出廠(chang)時的(de)标定(ding)常數(shu);T——流場(chang)修正(zheng)系數(shu);U——阻塞(sai)修正(zheng)系數(shu);A——管道(dao)内斷(duan)面面(mian)積,A=πD2/4。
流(liu)場修(xiu)正系(xi)數α可(ke)按下(xia)式計(ji)算:

式(shi)中θ——管(guan)道内(nei)平均(jun)突出(chu)物高(gao)度,mm;Re——雷(lei)諾準(zhun)數,Re=354×10-3qDV;q——體(ti)積流(liu)量🌈,m3/s;V——工(gong)作狀(zhuang)态下(xia)介質(zhi)的運(yun)動粘(zhan)度,m2/s。
阻(zu)塞修(xiu)正系(xi)數U按(an)下式(shi)計算(suan):

式中(zhong)d——插入(ru)杆直(zhi)徑,mm;D——管(guan)道内(nei)徑,mm。
3.2.2由(you)不鏽(xiu)鋼探(tan)頭引(yin)起的(de)流量(liang)修正(zheng)系數(shu)KT爲:
KT=1-4.8×10-5(T-20)(5)
式(shi)中T——使(shi)用狀(zhuang)态下(xia)的溫(wen)度。
3.2.3K′Q值(zhi)的換(huan)算
　　測(ce)量煤(mei)氣時(shi),需要(yao)把儀(yi)表顯(xian)示值(zhi)換算(suan)爲标(biao)準狀(zhuang)态P=101325Pa,T=20℃的(de)流量(liang),并對(dui)✏️儀表(biao)常數(shu)進行(hang)溫度(du)壓力(li)修正(zheng):

式中(zhong)P——使用(yong)狀态(tai)下的(de)壓力(li),Pa;T——使用(yong)狀态(tai)下的(de)溫度(du),℃。
根據(ju)上述(shu)計算(suan)值設(she)置流(liu)量計(ji)積算(suan)儀的(de)常數(shu)開關(guan)。
4對比(bi)标定(ding)
　　氣源(yuan)廠、煤(mei)氣公(gong)司和(he)儀表(biao)制造(zao)廠三(san)家共(gong)同對(dui)渦街(jie)、孔闆(pan)、羅茨(ci)三種(zhong)流量(liang)計進(jin)行了(le)對比(bi)标定(ding)。三種(zhong)儀表(biao)♈的安(an)🏃‍♂️裝位(wei)置見(jian)圖3,标(biao)定數(shu)據見(jian)表。


　　從(cong)計量(liang)裝置(zhi)的角(jiao)度出(chu)發,羅(luo)茨流(liu)量計(ji)是容(rong)積式(shi),計🙇‍♀️量(liang)🐉值在(zai)小流(liu)量時(shi)比渦(wo)街和(he)孔闆(pan)流量(liang)計高(gao)。從表(biao)中看(kan)出🐕流(liu)速低(di)于🔴5m/s時(shi)羅茨(ci)表計(ji)量值(zhi)高于(yu)渦街(jie)和孔(kong)闆流(liu)量計(ji),說明(ming)渦街(jie)和孔(kong)闆流(liu)量計(ji)在流(liu)❌速低(di)時計(ji)量值(zhi)偏低(di)。高✏️流(liu)速時(shi)渦街(jie)流量(liang)計的(de)量值(zhi)大于(yu)羅茨(ci)流量(liang)計的(de)顯示(shi)值,說(shuo)明渦(wo)街流(liu)量計(ji)在流(liu)速大(da)于5m/s才(cai)能發(fa)揮理(li)想計(ji)🎯量性(xing)能。從(cong)工藝(yi)上看(kan)出,渦(wo)街流(liu)量計(ji)在羅(luo)茨表(biao)之前(qian),無旁(pang)通,無(wu)洩🥵漏(lou)。而羅(luo)茨表(biao)前有(you)幹脫(tuo)設備(bei),煤氣(qi)中的(de)一些(xie)雜⛷️質(zhi),已被(bei)過濾(lü),再加(jia)上閥(fa)門的(de)洩漏(lou),因此(ci),羅💋茨(ci)表計(ji)量值(zhi)低于(yu)渦街(jie)流量(liang)計是(shi)正常(chang)的。
5結(jie)語
5.1對(dui)渦街(jie)流量(liang)計的(de)跟蹤(zong)對比(bi)和數(shu)據分(fen)析表(biao)明,在(zai)流量(liang)正常(chang)情況(kuang)下,渦(wo)街流(liu)量計(ji)精度(du)比孔(kong)闆高(gao)。在低(di)流速(su)或間(jian)斷供(gong)氣時(shi),流量(liang)計量(liang)值偏(pian)低,有(you)時有(you)失準(zhun)現象(xiang)。
5.2渦街(jie)流量(liang)計拆(chai)裝,維(wei)護方(fang)便,清(qing)洗、維(wei)護費(fei)用低(di),不會(hui)🆚因拆(chai)裝、檢(jian)修而(er)影響(xiang)生産(chan)。
5.3在煤(mei)氣溫(wen)度較(jiao)低時(shi),渦街(jie)探頭(tou)易結(jie)萘及(ji)髒物(wu),實際(ji)使用(yong)時應(ying)加👄以(yi)注意(yi)。

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