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冶金行业煤气管道选型威孔流量计使用心得



  孔板流量计发展较早,技术成熟,价格低廉,有国际标准,理论精度高,应用非常广泛。但它存在许多不足之处,如应用中许多因素(设计参数与工况参数不符导致孔板加工制作有误,上游直管段不足,孔板和管道不同心,长期使用导致孔板A面受污,锐角磨损等)对其测量精度有非常大的影响,使其测量误差增大;安装较为麻烦,若安装不正确,容易发生介质泄漏,维护及拆洗的工作量较大;量程比较小,局限性大;压力损失较大,运行费用高。
 
  冶金行业中,输送各类煤气的管径较大,对于直管段要求严格的流量计,现场不易找到合适的安装位置,使测量精度难以保证。威力巴、阿牛巴、热式气体质量流量计虽然解决了压损问题,但如所测介质杂质较多,取压孔很容易堵塞,精度难以保证。
冶金行业煤气管道选型威孔流量计使用心得
  1 煤气流量装置的选型原则
 
  要正确和有效地选择煤气流量测量方法和仪表,必须熟悉仪表和所使用煤气特性。同时,还要考虑经济因素。归纳起来有5个方面因素,即性能要求、煤气特性、安装要求、环境要求和安装运行费用。
 
  其次,要充分考虑度、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间,安装条件、方式等。按测量对象各自的测量目的,仪表性能方面有着不同的侧重点。例如:商贸核算和仓储交接对度要求较高;过程控制连续测量通常只要求良好的可靠性和重复性,而对测量度放在次要地位;批量配比生产除了要良好的可靠性和重复性外,还希望有好的测量度。
 
  2 威孔流量计的结构、原理及性能特点
 
  2.1 威孔流量计的结构
 
  威孔流量计结构如图1所示。
 
  2 2 测量原理
 
  威孔流量计是一种新型的高精度差压式流量计,它与孔板相反,通过在密封管道中心线悬挂一个特制的流线形锥体来进行中央节流,用上游管壁和锥体尾部测量的差压计算流量,俗称锥型流量计、V锥流量计。图2为测量原理图,其理论基于封闭管道中能量相互转化的伯努利定理。
 
  在稳定流量的情况下,管道中的流速与差压的开方成正比。即:
 
  式中:β为直径比;D为管道内径,mm;d为锥体外径,mm;Q为流量,m3/h;k为流出系数,无量纲,因不同流量而异;E为气体膨胀系数,无量纲,在非压缩应用时等于1;Δp为差压,Pa;ρ为流体密度,kg/m3。
冶金行业煤气管道选型威孔流量计使用心得
  2.3 性能及特点
 
  2.3.1 产生更稳定的差压信号,小流量的测量更准确
 
  孔板的差压是通过中间开孔的节流件,让流体突然收缩流动发生改变,从而产生差压;威孔流量计是通过悬挂轴心的锥形体,让流体逐渐收缩,流动平缓地发生改变,这样减弱了流场中压力波动的幅值,产生的差压信号更加稳定,能分辨的差压信号更小,有利于小流量的测量。
 
  2.3.2 更宽流量测量范围
 
  威孔流量计独特的结构,使得在低流速时,依然能产生足够分辨的差压,使得差压的量程下限比传统差压仪表低,量程得以向下限扩展,可达到15∶1。
 
  2.3.3 很高的重复性、测量精度
 
  重复性优于±0.1%;测量精度优于±0.5%。
 
  3 威孔流量计对直管段要求不严格
 
  虽然所有的差压式流量仪表都是依据伯努利定理测量,但伯努利定理有一个基本要求,即被测量的流体必须为理想流体,许多传统差压式流量计(如孔板、文丘里、喷嘴等)的节流方式无法直接形成理想流体。为了尽量满足伯努利定理要求,不得不安装很长的前、后直管段(15D~30D),将不规则的流体场变成近似理想流体。
 
  威孔流量计可以测量液体、气体、蒸汽及气、液两相介质。流体的条件可以从深低温到超临界状态,工作温度zui高达700℃,zui大压力可达到40MPa,zui高雷诺数zui高为5×106,雷诺数zui低为8×103甚至更低。其所产生的满刻度差压信号,从zui低小于0.1kPa到几十kPa。威孔流量计的精度高、重复性好、量程比宽、对直管段要求低、长期稳定性好、信号稳定;而且压力损失小,其中节流元件为一个悬挂在管道中央的锥形体,具有独特的“整流”功能和无锐利缘口的物理特性,能重塑曲线,在紧靠锥形体上游和下游较窄的区域内(前0~3D、后0~D),将流速不规则的流体直接整流成理想流体,可充分满足伯努利定理的要求;这决定了它比传统节流装置更具有优越的性能。即使在极恶劣的使用条件下,如上游有两个很靠近锥体的不在同一平面上的弯头时,也能使流体场分布变得平坦和对称,从而确保测量精度;非常独特的锥形元件,能阻止污染物的形成与沉积。所以特别适用于高炉煤气、焦炉煤气、混合煤气的测量,而且价格与孔板流量计相差不多,是一种值得推广应用的新型流量计。
 
  4 结束语
 
  威孔流量计,结合智能型二次仪表或PLC,完全可以作为计量考核仪表使用;并且重现精度高,这个特点特别适用于过程流量和控制流量的测量;焊接式安装方式,保证威孔传感器长时间、无泄漏安全运行;对直管段要求低,可方便地在狭小的地方或装置内使用,适应性强;配合不同的弯管材质和合适的几何尺寸,威孔流量计可以适应绝大多数工艺介质和工艺条件的流量测量,威孔流量计的适用范围十分广阔。