摘要(yào):針對冶金工(gong)業煤氣在線(xiàn)流量測量裝(zhuang)置實際運🎯行(háng)狀🏒況,重點從(cóng)地域環境、可(ke)測量介質适(shì)應性、測📱量裝(zhuāng)置的工藝🔅技(ji)術要求、量程(chéng)範圍、耐磨性(xìng)、直管段要求(qiú)、設備維護及(ji)節能等方面(mian),探讨了彎管(guan)流量計 與孔(kong)闆流量計 的(de)性能比較,爲(wèi)工業煤氣測(ce)量計量設備(bei)的選型提供(gong)參考。
1.前言
　　冶(yě)金工業煤氣(qì)中含有大量(liàng)的粉塵、水、焦(jiāo)油和萘,測量(liang)計量冶金工(gong)業煤氣的流(liu)量設備運行(hang)狀況不好🛀🏻,是(shì)國内外測量(liang)計量🔱領域中(zhōng)公認的難題(ti)。目前,對冶金(jin)工業🧑🏽‍🤝‍🧑🏻煤氣的(de)測量計🍓量,使(shǐ)用較多的是(shì)孔闆流量計(ji)、質量流量計(jì)和渦節流量(liàng)計。相比之下(xia)🤟，孔闆流量計(ji)相對穩定,使(shǐ)用也更爲廣(guang)泛。但是,孔闆(pan)流量計在使(shi)用過程中🌈因(yīn)🐪有大量雜質(zhi)堆積,焦油和(he)萘附着在孔(kǒng)闆流量計的(de)測量刀口上(shang)、導壓管🔴上,易(yì)造成堵塞👨‍❤️‍👨及(jí)凍管現象。近(jìn)年來👅,彎管流(liu)量計在冶金(jin)工業煤氣計(ji)量中得到應(ying)用,取得💯了較(jiao)好的使用效(xiào)果。對八鋼冶(ye)金工業煤氣(qì)流👄量計量中(zhōng)使用孔闆流(liú)量計和彎🤩管(guǎn)流量計的狀(zhuàng)況進行分析(xi),以供同行參(cān)考。
2工作原理(lǐ)
2.1彎管流量計(ji)的工作原理(lǐ)
　　彎管流量計(ji)是一種差壓(yā)式流量計,其(qí)差壓的産生(shēng)是靠流體流(liú)經彎管時,由(you)于彎管的約(yue)束和彎管管(guan)壁的導流作(zuo)用,使流體在(zài)🐆彎管内作近(jin)似于圓周運(yùn)動産生慣性(xìng)離心力,該💜離(li)心力的大小(xiao)與流體的流(liú)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(zài)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(xing)速度分布,這(zhe)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(shǒu)恒定律和動(dòng)量守恒定🚩律(lǜ),流體在管道(dào)中流動時,相(xiang)同過流斷面(mian)✏️各元流質點(dian)的能♈量不變(biàn),各質點流速(su)的變化形成(cheng)⁉️了彎管内的(de)外側壓差△P,進(jìn)而方便地測(ce)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(kong)闆流量計的(de)工作原理
　　當(dang)氣體流經管(guǎn)道内的節流(liu)件闆片時,流(liu)體在節流件(jiàn)闆片前後形(xíng)成壓差,緻使(shi)氣體在管道(dao)内的流速增(zeng)加,靜壓力下(xia)🐇降。氣體的流(liu)量增大時,産(chan)生的壓差👈值(zhi)也随着增大(dà),根據流動連(lián)續性方程(質(zhì)量守恒定律(lǜ))和伯努力方(fāng)程(能👄量守恒(heng)定律),測量出(chū)節流件闆⁉️片(piàn)差壓值的大(da)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(wèi)：
 
 
3.性能比較(jiao)
　　在冶金工業(ye)煤氣測量計(ji)量中,彎管流(liú)量計較孔闆(pǎn)流量🏃計具🏃🏻有(yǒu)許多優越性(xing)。
3.1節能效果好(hǎo)
　　彎管流量計(ji)因其獨特的(de)測量原理,沒(mei)有其他流量(liang)計🔅必須具備(bei)的節流件或(huo)插入件,最大(da)限度地減低(dī)了因📞計量檢(jiǎn)測器具帶來(lai)的流體在管(guan)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(neng)消耗。由于孔(kong)闆流量計是(shi)利用對流體(ti)節流裝置施(shi)🚶‍♀️行節.流産生(shēng)的差壓來測(ce)量流體流量(liang),流體在孔闆(pan)上存在壓力(li)損失,因此使(shǐ)用時爲了保(bǎo)證孔闆流量(liàng)計的測量精(jing)度,在♻️選定孔(kong)闆流量計的(de)工作壓差時(shí)都取高壓差(cha)值。通常情況(kuang)下，該節流壓(ya)力損失(稱爲(wèi)不可恢複壓(ya)力損失)可達(da)孔闆運行流(liú)量下産生壓(ya)🔱差值的30%～70% (與孔(kong)闆的β值有關(guān))。孔闆流量計(ji)壓♋力損失等(děng)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(liàng)的粉塵、水、焦(jiāo)油和萘,使很(hěn)多流量測量(liàng)計量設備不(bu)能正常工作(zuo)。彎管流量計(jì)的特殊結構(gou)和導壓管上(shang)的三通閥可(kě)在正常工作(zuò)狀态下清除(chú)⛹🏻‍♀️傳感器的堵(dǔ)塞附着物,實(shi)用便利,在現(xian)場試用4年來(lai)從未發生堵(du)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(yi)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(zhǎn)和精度高數(shù)控機床用于(yu)機械加工業(ye),彎管📐流量傳(chuan)感器的加工(gōng)精💛度不斷提(ti)高,質量越來(lái)越好。 彎管流(liú)量計🙇‍♀️的直管(guǎn)段要求前5D,後(hou)2D,孔闆流量計(ji)的直管段要(yào)求前10D,後5D。彎管(guǎn)流量計的重(zhong)複性好,可❤️達(dá)0.2%。
3.4彎管流量計(ji)适應性強,量(liàng)程範圍寬
　　彎(wān)管流量計在(zai)高溫、高壓、沖(chong)擊、振動、潮濕(shi)、粉塵等惡劣(lie)環境🔴條🔆件下(xia),優于孔闆流(liu)量計,震動和(he)沖擊對彎管(guǎn)流量傳⭐感器(qi)的正常工🐉作(zuò)幾乎沒有影(ying)響,高溫、高壓(ya)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(zhi),管徑的大小(xiǎo)從幾十毫米(mi)到2n以上,隻要(yào)彎管的彎徑(jing)比符合規定(dìng)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(zai)高溫、高壓狀(zhuàng)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(gong)熱效率。
彎管(guǎn)流量計的量(liang)程比可達10: 1,孔(kǒng)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(jie)構,内部沒有(you)任何節流件(jiàn)和插入件,固(gù)彎管流量傳(chuan)感器幾乎不(bu)存在磨損,是(shi)保證彎管流(liu)量計長期運(yun)行精度不變(bian)的重要條件(jian)。孔闆流量計(ji)入口邊緣尖(jian)銳度對磨損(sǔn)十分敏感,隻(zhi)要有微量的(de)磨損,就會直(zhí)接影響到測(cè)量精度,在氣(qi)體的長期高(gāo)度沖刷下,也(ye)會使孔闆開(kai)孔直角入口(kou)的邊緣很快(kuai)鈍化,使測量(liàng)🐆精度系統發(fā)生變化造成(cheng)誤差🌂。
3.6彎管流(liú)量計安裝方(fang)便,維護量小(xiǎo)
　　彎管流量計(jì)具有良好的(de)耐磨性,長期(qī)運行的穩定(ding)性和可在線(xian)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(liu)❌量測量裝置(zhì)現場跑、冒、滴(dī)、漏,令人⁉️頭痛(tòng)的🐆問題,降低(dī)了安裝費用(yong)。
　　由于彎管流(liú)量計一次測(ce)量件長期運(yun)行無磨損件(jiàn),大大降低了(le)維護費用,幾(jǐ)乎是免維護(hu),一般可達到(dào)🔞被測🥰氣體管(guan)道的使用壽(shou)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(cè)💚量正确率。爲(wei)保證孔闆流(liu)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(chāi)裝、檢查、清污(wū)維修,在連續(xu)作業的冶金(jin)企💞業難以做(zuo)到,特别是對(duì)在較大管道(dao)上的孔闆流(liu)量計就更難(nan)以🏒做到,可見(jiàn)在工業煤氣(qi)計量中具有(you)多種不确定(ding)因🙇‍♀️素影響測(ce)量誤差。
 
3.7彎管流(liu)量計不易凍(dòng)管
　　孔闆流量(liang)計的結構、工(gong)作原理達到(dào)的測量精度(dù),節流件起到(dao)💯了決定性的(de)作用。節流件(jian)對氣體在管(guan)道✉️的流㊙️動具(ju)有非常大的(de)阻力,一般隻(zhi)能利用輸氣(qi)管道.截面的(de)1/3,大量潮濕含(han)水的氣體在(zai)節流件截面(miàn)上形成了大(da)量的水珠,遇(yu)冷後結霜、結(jie)凍堵管。爲解(jie)決煤氣供應(yīng)的凍管問題(ti),必須給每套(tào)孔😘闆加裝保(bao)溫伴.熱裝置(zhì),來保證新疆(jiang)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(yong)。
　　彎管流量計(ji)由于特殊結(jié)構和安裝的(de)多樣性(水平(ping)轉水平,水🈲平(ping)💰轉垂直向下(xià)，垂直向下轉(zhuǎn)水平,垂直直(zhí)管,水☀️平直🤟管(guan)等安裝方式(shì),見圖3),可以有(you)效防止煤氣(qì)計量中⚽凍管(guǎn)的發生，節❓省(shěng)熱能源和運(yùn)行費用。
 
4.應用(yong)對比
　　盡管孔(kǒng)闆流量計在(zài)工業煤氣測(cè)量計量中存(cún)在不🔞少✔️缺❄️點(dian),但是孔闆流(liu)量計仍是測(cè)量計量行業(yè)使用🔆廣泛的(de)一種流量計(ji)量裝置,它已(yi)有100多年的曆(li)史,經過各國(guó)科學工作者(zhe)潛💚心研究,第(di)一個流量測(cè)量節♍流裝置(zhì)國際标準ISO5167在(zài)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(pan)流量計更具(jù)有完備的标(biāo)準和規範,得(de)到了計量管(guǎn)理部門檢定(dìng)🚩許可。
　　彎管流(liú)量計在工業(ye)測量計量中(zhōng)的優勢巴凸(tu)顯,但♋也需要(yao)不斷改進:(1)彎(wan)管流量計對(dui)低壓低流速(sù)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(qì)體的測量時(shí)取壓截面上(shàng)的密度變化(hua)難以修定。
5.結(jié)束語
　　用于各(ge)類流量測量(liàng)計量設備很(hen)多。實踐證明(ming),在選擇測量(liàng)☁️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(can)數的⚽正确率(lü),使用環境的(de)特殊性及整(zheng)🏃體系統考慮(lǜ)的科學性,并(bing)不是說流量(liang)測量計量設(she)備的價格越(yue)👣高越好,也不(bu)是精度越高(gao)越好,關鍵是(shì)要達到被測(ce)介質數據真(zhen)實所需。爲此(ci),工程技術人(rén)員在選擇流(liu)量測量設備(bei)時要遵循合(he)理、正确、綜合(hé)系統的原則(zé): (1)滿足基本功(gong)能(2)避 免采用(yong)模拟信✊号傳(chuan)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(gēn)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(lì)性,又要注重(zhong)後期維護費(fèi)用和可檢定(ding)的可行性。

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