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V錐流量計在煤氣廠的應用

時間:2018-11-16
一、概述 1 氣體流量計測量原理 氣體流量計與其它差壓流量計一樣,都是基於密閉管道中能量轉換的伯努利定理進行測量,即對理想流體,介質的流速與差壓的平方根成正比。當介質以一定的流速迎著錐尖方向流過時,由於錐體的節流作用,會使錐體下遊形成低壓區,通過錐體的節流作用,會使錐體下遊形成低壓區,通過錐體上遊管壁取高壓P1,管壁與錐體尾部連通的空心管取低壓P2,送到壓差變送器測出壓差值△P,見圖1,根據伯努力方程,可計算出體積流量qvc式中,K為儀表係數;ε為氣體膨脹係數,ρ為流體工作密度。 因為管壁摩擦力減小了流過管壁的流體速度,所以在管道中流速分布為:在管壁處流速接近零,愈靠近管線中心流速愈大,在管線中心處流速zui大。而當流體流過氣體流量計時,因氣體流量計是通過在管線中心懸掛一個氣體體來節流,錐體直接與流體高速中心部分相互作用,迫使管線中心的高速流體與接近管壁的低速流體均勻化,即兩者的流速趨於一致。 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,髒汙介質聚集在標準孔板前後;文丘裏管(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,髒汙介質聚集的情況有所改善,隻是製作困難;環形孔板是在管道中心置一圓盤,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為管道邊緣突然收縮,因而可使管道內流速均勻化,可使髒汙介質不致聚集在環形孔板前後;而氣體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,使髒汙介質不致聚集在環形孔板前後。由此得出結論:氣體流量計是節流裝置發展過程中一係列革新的必然結果,見圖2。 2 昆明焦化製氣廠的應用 2002年昆明焦化製氣廠在新項目建設中,設計選用3台美國肯威斯(Kingways Control)公司氣體流量計,對焦爐煤氣(1200mm插入式),發生爐煤氣(400mm管道式)和石油液化氣(270mm管道式)的流量進行測量,由於使用效果好,因此又在鍋爐煤氣摻燒中使用了兩台氣體流量計(250mm和400mm)。 3 氣體流量計特點 昆明焦化製氣廠使用氣體流量計有三年的曆史了,檢測係統運行正常,而且日常的維護工作量幾乎沒有,深受現場工人和技術人員的歡迎。主要特點如下。 (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行測量,但伯努利定理有一個基本要求,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,為了盡量滿足伯努利定理的要求,必須有非常長的前、後直管段,以便將不規則流動的流體盡可能整形成為理想流體。而氣體流量計流量采用獨特的置於管道中心的流線型節流結構設計,在檢測流量之前,同時對不規則流動的流體進行整流,在不增加流體整流器的情況廠,巧妙地解決流體整流的問題。中心懸掛的流線型錐體能重塑流速曲線,在緊靠錐體上遊和下遊較窄的區域內(前0~3D,後0~1D),將流速不規則的液體直接整流成理想液體,可充分滿足伯努利定理的要求,獲得很高的測量精度和重複性。不需要非常長的直管段整流,這在流量計的安裝過程中有很重要的意義。昆明焦化製氣廠使用的石油液化氣氣體流量計(口徑270mm)在安裝過程中,由於現場條件限製,流量計前、後直管的距離分別為1000mm和600mm,但流量計仍能正常穩定運行。 (2)耐汙染,不易堵。昆明焦化製氣廠煤氣類流量測量,原來使用的是孔板流量計和均速管流量計,由於煤氣中含有焦油、萘、硫、氨水等多種雜質,孔板或均速管必須定期清洗或用蒸汽吹掃,否則孔板上、下遊端麵、上遊側直角入口邊緣將受到汙染,儀表導壓管會不暢通或堵塞,影響係統測量精度;孔板前、後直管段積水會使管道流通麵積減小,流速提高,差壓增加,流量顯示值偏高,嚴重時因導壓管堵塞,變送器無法正常運行。為確保儀表正常穩定運行,儀表工維護工作量很大。氣體流量計有自吹掃式的結構設計特點,無滯留死區。介質流過錐體時會加速,不斷衝刷正壓取壓孔、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介質所隔離,髒汙雜質進不去,因此氣體流量計可用於各種含雜質、易結晶的髒汙介質,如焦爐煤氣、發生爐煤氣等介質。昆明焦化製氣廠采用的五台氣體流量計對焦爐煤氣、發生爐煤氣和石油液化氣的流量進行測量,有的使用已三年,至今未進行過維護,流量計未發現有節流裝置汙染、儀表導壓管堵塞、管道積水、流量顯示值異常等現象,大大降低了儀表的維護工作量,提高了煤氣流量測量的準確性和可靠性。

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