氖氣專(zhuān)用流量計在煤氣流量測量中的優(yōu)勢分析
點(diǎn)擊次數:1639 發(fā)布時(shí)間:2021-01-08 07:25:05
煤氣流量測量一直是儀表檢測的難點(diǎn),氖氣專(zhuān)用流量計在煤氣流量測量方面具有良好的應用,本文簡(jiǎn)述氖氣專(zhuān)用流量計在現場(chǎng)的使用情況和特點(diǎn)。
氖氣專(zhuān)用流量計在焦化行業(yè)焦爐煤氣計量中的主要測點(diǎn)有:焦爐回爐煤氣、鍋爐煤氣摻燒、管式爐用煤氣和城市外供煤氣等,此外,還有發(fā)生爐煤氣計量等。焦爐煤氣過(guò)去一直使用標準孔板、均速管進(jìn)行計量。使用過(guò)程中主要存在以下幾方面的問(wèn)題:(1)焦爐煤氣臟,孔板容易污染,由于連續生產(chǎn)不能拆除孔板進(jìn)行清洗,影響系統測量精度;(2)焦爐煤氣臟污容易使儀表導壓管堵塞,必須定期用蒸汽吹掃儀表導壓管,否則就會(huì )影響測量精度,甚至系統不能正常運行;(3)煤氣中所夾帶的蒸汽或水霧,當溫度降低時(shí)凝結成水,在管道中很難排除,影響系統測量精度。(4)直管段要求長(cháng),煤氣管道口徑通常比較大,要保證流量測量準確的20~40D直管段很難滿(mǎn)足。(5)量程比小,僅為3∶1,例如因城市煤氣用量高峰或低谷時(shí)要求輸送煤氣量的不同,出廠(chǎng)煤氣計量的輸送量在一天內的變動(dòng)超過(guò)10∶1,孔板量程比小因而達不到使用要求。
一、 氖氣專(zhuān)用流量計測量原理
因為管壁摩擦力減小了流過(guò)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(xiàn)中心流速愈大,在管線(xiàn)中心處流速*大。而當流體流過(guò)錐形流量計時(shí),因錐形流量計是通過(guò)在管線(xiàn)中心懸掛一個(gè)錐形體來(lái)節流,錐體直接與流體高速中心部分相互作用,迫使管線(xiàn)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。
與各種節流裝置的結構比較,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(pán),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變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s,因而可使管道內流速均勻化,可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后;而氖氣專(zhuān)用流量計是在管道中心置一圓錐,它的結構是管道邊緣逐漸收縮,阻力損失小,且可使管道內流速均勻化。由此得出:V錐形流量計是節流裝置發(fā)展過(guò)程中一系列革新的必然結果。
二、氖氣專(zhuān)用流量計的應用特點(diǎn)
江蘇旭東儀表廠(chǎng)生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計在某焦化制氣廠(chǎng)使用有三年的歷史,檢測系統運行正常,而且日常的維護工作量幾乎沒(méi)有,深受現場(chǎng)工人和技術(shù)人員的歡迎。其主要特點(diǎn)如下:
(1)直管段要求低。雖然所有差壓式流量計都是依據伯努利定理進(jìn)行測量,但伯努利定理有一個(gè)基本要求,即被測量的流體必須為理想流體。采用孔板、噴嘴等傳統的差壓流量計的節流裝置時(shí),為了盡量滿(mǎn)足伯努利定理的要求,必須有非常長(cháng)的前、后直管段,以便將不規則流動(dòng)的流體盡可能整形成為理想流體。而氖氣專(zhuān)用流量計流量采用獨特的置于管道中心的流線(xiàn)型節流結構設計,在檢測流量之前,同時(shí)對不規則流動(dòng)的流體進(jìn)行整流,在不增加流體整流器的情況廠(chǎng),巧妙地解決流體整流的問(wèn)題。中心懸掛的流線(xiàn)型錐體能重塑流速曲線(xiàn),在緊靠錐體上游和下游較窄的區域內(前0~3D,后0~1D),將流速不規則的流體直接整流成理想流體,可充分滿(mǎn)足伯努利定理的要求,獲得很高的測量精度和重復性。不需要特別長(cháng)的直管段整流,這在流量計的安裝過(guò)程中有很重要的意義。某焦化制氣廠(chǎng)使用的旭東*V錐形流量計(口徑270mm)在安裝過(guò)程中,由于現場(chǎng)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定運行。
(2)耐污染,不易堵。焦化制氣廠(chǎng)煤氣類(lèi)流量的測量,原來(lái)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、上游側直角入口邊緣將受到污染,儀表導壓管也會(huì )不暢通或堵塞,影響系統測量精度;孔板前、后直管段積水會(huì )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(shí)因導壓管堵塞,變送器無(wú)法正常運行。為確保儀表正常穩定運行,儀表工維護工作量很大。氖氣專(zhuān)用流量計有自吹掃式的結構設計特點(diǎn),無(wú)滯留死區。介質(zhì)流過(guò)錐體時(shí)會(huì )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(dòng)介質(zhì)所隔離,臟污雜質(zhì)進(jìn)不去,因此錐形流量計可用于各種含雜質(zhì)、易結晶的臟污介質(zhì),如焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。某焦化制氣廠(chǎng)采用的5臺旭東儀表生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計對焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣和石油液化氣的流量進(jìn)行測量,有的使用已三年,至今未進(jìn)行過(guò)維護,流量計未發(fā)現有節流裝置污染、儀表導壓管堵塞、管道積水、流量顯示值異常等現象,大大降低了儀表維護的工作量,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(chǎng)煤氣流量測量過(guò)程中,測量對象的特點(diǎn)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,在煤氣壓力為3500Pa時(shí),正常的差壓在100~1000Pa之間變化,流量計的差壓信號較小。而在采用均速管流量計時(shí),由于管道煤氣流速低,差壓信號非常小對系統精度影響很大,焦化制氣廠(chǎng)城市煤氣計量采用均速管流量計,*大差壓只有120Pa,正常值為2~5Pa,系統精度很差。差壓信號小會(huì )影響變送器校驗、使用的精度;孔板有污染、儀表導壓管不暢、管道有積水對系統精度影響也很大。而錐形流量計由于是類(lèi)似孔板的節流件,差壓值遠大于均速管流量計,相對孔板來(lái)說(shuō),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(shí)可選用差壓值較大的V錐形流量計,測量煤氣時(shí)差壓值均大于孔板測量時(shí)的差壓值。提高了差壓信號,為變送器校驗創(chuàng )造了條件,也提高了系統的測量精度。
氖氣專(zhuān)用流量計在焦化行業(yè)焦爐煤氣計量中的主要測點(diǎn)有:焦爐回爐煤氣、鍋爐煤氣摻燒、管式爐用煤氣和城市外供煤氣等,此外,還有發(fā)生爐煤氣計量等。焦爐煤氣過(guò)去一直使用標準孔板、均速管進(jìn)行計量。使用過(guò)程中主要存在以下幾方面的問(wèn)題:(1)焦爐煤氣臟,孔板容易污染,由于連續生產(chǎn)不能拆除孔板進(jìn)行清洗,影響系統測量精度;(2)焦爐煤氣臟污容易使儀表導壓管堵塞,必須定期用蒸汽吹掃儀表導壓管,否則就會(huì )影響測量精度,甚至系統不能正常運行;(3)煤氣中所夾帶的蒸汽或水霧,當溫度降低時(shí)凝結成水,在管道中很難排除,影響系統測量精度。(4)直管段要求長(cháng),煤氣管道口徑通常比較大,要保證流量測量準確的20~40D直管段很難滿(mǎn)足。(5)量程比小,僅為3∶1,例如因城市煤氣用量高峰或低谷時(shí)要求輸送煤氣量的不同,出廠(chǎng)煤氣計量的輸送量在一天內的變動(dòng)超過(guò)10∶1,孔板量程比小因而達不到使用要求。
一、 氖氣專(zhuān)用流量計測量原理
因為管壁摩擦力減小了流過(guò)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(xiàn)中心流速愈大,在管線(xiàn)中心處流速*大。而當流體流過(guò)錐形流量計時(shí),因錐形流量計是通過(guò)在管線(xiàn)中心懸掛一個(gè)錐形體來(lái)節流,錐體直接與流體高速中心部分相互作用,迫使管線(xiàn)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。
與各種節流裝置的結構比較,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(pán),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變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s,因而可使管道內流速均勻化,可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后;而氖氣專(zhuān)用流量計是在管道中心置一圓錐,它的結構是管道邊緣逐漸收縮,阻力損失小,且可使管道內流速均勻化。由此得出:V錐形流量計是節流裝置發(fā)展過(guò)程中一系列革新的必然結果。
二、氖氣專(zhuān)用流量計的應用特點(diǎn)
江蘇旭東儀表廠(chǎng)生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計在某焦化制氣廠(chǎng)使用有三年的歷史,檢測系統運行正常,而且日常的維護工作量幾乎沒(méi)有,深受現場(chǎng)工人和技術(shù)人員的歡迎。其主要特點(diǎn)如下:
(1)直管段要求低。雖然所有差壓式流量計都是依據伯努利定理進(jìn)行測量,但伯努利定理有一個(gè)基本要求,即被測量的流體必須為理想流體。采用孔板、噴嘴等傳統的差壓流量計的節流裝置時(shí),為了盡量滿(mǎn)足伯努利定理的要求,必須有非常長(cháng)的前、后直管段,以便將不規則流動(dòng)的流體盡可能整形成為理想流體。而氖氣專(zhuān)用流量計流量采用獨特的置于管道中心的流線(xiàn)型節流結構設計,在檢測流量之前,同時(shí)對不規則流動(dòng)的流體進(jìn)行整流,在不增加流體整流器的情況廠(chǎng),巧妙地解決流體整流的問(wèn)題。中心懸掛的流線(xiàn)型錐體能重塑流速曲線(xiàn),在緊靠錐體上游和下游較窄的區域內(前0~3D,后0~1D),將流速不規則的流體直接整流成理想流體,可充分滿(mǎn)足伯努利定理的要求,獲得很高的測量精度和重復性。不需要特別長(cháng)的直管段整流,這在流量計的安裝過(guò)程中有很重要的意義。某焦化制氣廠(chǎng)使用的旭東*V錐形流量計(口徑270mm)在安裝過(guò)程中,由于現場(chǎng)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定運行。
(2)耐污染,不易堵。焦化制氣廠(chǎng)煤氣類(lèi)流量的測量,原來(lái)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、上游側直角入口邊緣將受到污染,儀表導壓管也會(huì )不暢通或堵塞,影響系統測量精度;孔板前、后直管段積水會(huì )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(shí)因導壓管堵塞,變送器無(wú)法正常運行。為確保儀表正常穩定運行,儀表工維護工作量很大。氖氣專(zhuān)用流量計有自吹掃式的結構設計特點(diǎn),無(wú)滯留死區。介質(zhì)流過(guò)錐體時(shí)會(huì )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(dòng)介質(zhì)所隔離,臟污雜質(zhì)進(jìn)不去,因此錐形流量計可用于各種含雜質(zhì)、易結晶的臟污介質(zhì),如焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。某焦化制氣廠(chǎng)采用的5臺旭東儀表生產(chǎn)的氖氣專(zhuān)用流量計對焦爐煤氣、發(fā)生爐煤氣和石油液化氣的流量進(jìn)行測量,有的使用已三年,至今未進(jìn)行過(guò)維護,流量計未發(fā)現有節流裝置污染、儀表導壓管堵塞、管道積水、流量顯示值異常等現象,大大降低了儀表維護的工作量,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(chǎng)煤氣流量測量過(guò)程中,測量對象的特點(diǎn)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,在煤氣壓力為3500Pa時(shí),正常的差壓在100~1000Pa之間變化,流量計的差壓信號較小。而在采用均速管流量計時(shí),由于管道煤氣流速低,差壓信號非常小對系統精度影響很大,焦化制氣廠(chǎng)城市煤氣計量采用均速管流量計,*大差壓只有120Pa,正常值為2~5Pa,系統精度很差。差壓信號小會(huì )影響變送器校驗、使用的精度;孔板有污染、儀表導壓管不暢、管道有積水對系統精度影響也很大。而錐形流量計由于是類(lèi)似孔板的節流件,差壓值遠大于均速管流量計,相對孔板來(lái)說(shuō),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(shí)可選用差壓值較大的V錐形流量計,測量煤氣時(shí)差壓值均大于孔板測量時(shí)的差壓值。提高了差壓信號,為變送器校驗創(chuàng )造了條件,也提高了系統的測量精度。