摘要： 高爐煤氣具有管徑大、流速低、粉塵大、易堵塞等特點(diǎn)，其流量用常規(guī)裝置測(cè)量效果不盡理想。近來(lái)，一種新型煤氣流量計(jì)———煤氣流量計(jì)采用*的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在高爐煤氣流量測(cè)量中取得了不少進(jìn)展。本文對(duì)煤氣流量計(jì)的基本原理和應(yīng)用于高爐煤氣測(cè)量的突出優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，并給出了安裝使用時(shí)的一些建議。
1前言
    在冶金企業(yè)中，高爐煤氣等含雜質(zhì)煤氣的測(cè)量相當(dāng)普遍。但是由于其具有管徑大（可至2m-3m）、流速低、粉塵多、易堵塞等特點(diǎn)，準(zhǔn)確測(cè)量煤氣流速較為困難。常見(jiàn)的測(cè)量裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板、圓缺孔板和文丘利管。用孔板測(cè)量時(shí)，盡管理論與實(shí)際應(yīng)用資料豐富，但實(shí)際應(yīng)用中仍有容易堵塞、流量系數(shù)長(zhǎng)期穩(wěn)定性差（漂移可超過(guò)20%）、壓損大（可達(dá)40%-80%△P ）、維修工作量人等問(wèn)題。文丘利管盡管壓力損失有所減?。?5%-29%△P ），但仍不能從根木上解決防堵問(wèn)題，而且安裝制作麻煩。由于這些缺點(diǎn)，造成有些煤氣流量測(cè)量不準(zhǔn)，有時(shí)測(cè)量值僅能供參考。又因煤氣運(yùn)行壓力一般較低，節(jié)流裝置時(shí)間一長(zhǎng)，堵塞、結(jié)垢非常厲害，嚴(yán)重時(shí)甚至影響工藝設(shè)備運(yùn)行。
    近來(lái)一種新型流量計(jì)—煤氣流量計(jì)，采用*的彈頭形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證了探頭的高強(qiáng)度、低壓損 （2%~15%△P）和實(shí)現(xiàn)本質(zhì)防堵，在高爐煤氣測(cè)量中取得了較大進(jìn)展。下面對(duì)其基本原理和特點(diǎn)以及用于高爐煤氣測(cè)量的*性進(jìn)行分析，并給出安裝使用時(shí)的一些建議。
2煤氣流量計(jì)原理及特點(diǎn)
    煤氣流量計(jì)是均速管流量計(jì)的一種，非常適合大管道氣體的流量測(cè)量。它的探頭是一種差壓、速率平均式流量傳感器。它通過(guò)傳感器在流體中所產(chǎn)生的差壓進(jìn)行氣體流量測(cè)量，其取壓方式如圖1.    煤氣流量計(jì)在高、低壓區(qū)按一定準(zhǔn)則排布多對(duì)取壓孔，通過(guò)所得差壓準(zhǔn)確地檢測(cè)流體的平均流速，其流量和差壓的關(guān)系滿(mǎn)足下式:

式中:Q——體積流量;
     K——流體系數(shù);
     C——流體常數(shù)在特定流體條件下是常數(shù)）;
     △P——差壓。
 煤氣流量計(jì)采用了根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)的彈頭形探頭，其工作原理如圖2所示。

    煤氣流量計(jì)這種*的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得探頭所受到的牽引力zui小，并且流體與探頭的分離點(diǎn)固定。低壓孔取在探頭側(cè)后兩邊、探頭與流體分離點(diǎn)之前，既避免了低壓孔受渦流影響，又避免了低壓孔被堵，使信號(hào)穩(wěn)定、。探頭采用前部表面粗糙處理和防淤槽，這樣，無(wú)論對(duì)高速還是低速流體，都會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)流邊界層，使其達(dá)到降低牽引力和渦街脫洛力的目的，并在很寬的范圍內(nèi)保證了的流量系數(shù)。它的流量系數(shù)K在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)是常量，不受雷諾數(shù)、節(jié)流面積比的影響。煤氣流量計(jì)從理論上建立了K值的分析模型，精度可達(dá)±1%，且經(jīng)大量測(cè)試證明，實(shí)測(cè)值和理論值之間的偏差在±0.5%以?xún)?nèi)。
    煤氣流量計(jì)的測(cè)量精度可達(dá)±1.0%，重復(fù)性達(dá)±0.1%，它還能夠保證精度的長(zhǎng)期穩(wěn)定，因?yàn)槠洳皇苣p、污垢和油污的影響，結(jié)構(gòu)上沒(méi)有可移動(dòng)部件，從設(shè)計(jì)上排除了堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。
    流量計(jì)探頭的發(fā)展經(jīng)歷了圓形、鉆石形、機(jī)翼形、彈頭形等幾種形式，但除彈頭形的煤氣探頭外，其他幾種類(lèi)型的流量計(jì)探頭均未能勝任含雜質(zhì)煤氣的測(cè)量。這是因?yàn)槠渌?lèi)型的流量計(jì)探頭在設(shè)計(jì)時(shí)忽略了臨界流體的流動(dòng)情況和空氣動(dòng)力學(xué)原理，存在著取壓孔易堵塞、信號(hào)波動(dòng)大、精度不高、受流體牽引力影響大等缺點(diǎn)，從而使其應(yīng)用范圍受到很大的限制。
3測(cè)量高爐煤氣的優(yōu)點(diǎn)
    同孔板等常規(guī)流量裝置相比，煤氣流量計(jì)用于高爐煤氣的測(cè)量時(shí)，有著很大的*性:
      1）探頭具有*的防堵設(shè)計(jì)。彈頭截面的探頭能夠產(chǎn)生的壓力分布，固定的流體分離點(diǎn)位于探頭側(cè)后兩邊。流體分離之前的低壓側(cè)取壓孔，可以生成穩(wěn)定的差壓信號(hào)，并有效防堵，內(nèi)部一體化結(jié)構(gòu)能避免信號(hào)滲漏，提高探頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，保持長(zhǎng)期高精度。
      2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可在線(xiàn)開(kāi)孔插拔。高爐煤氣管線(xiàn)停產(chǎn)機(jī)會(huì)少，選用在線(xiàn)插拔式的結(jié)構(gòu)，給安裝和維護(hù)帶來(lái)了極大方便。
      3）煤氣流量計(jì)直管段要求較低。高爐煤氣管徑一般較大，有時(shí)難以滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)直管段要求。煤氣流量計(jì)在較低的直管段要求下，前7D后3D仍能保證1%的測(cè)量精度，zui小直管段要求為彎管后2D.
      4）壓力損失很小。煤氣流量計(jì)采用非收縮節(jié)流設(shè)計(jì)，比孔板的*壓力損失至少降低95%以上。例如，在直徑為1 000mm的管道上，煤氣壓力為12kPa，用圓缺孔板測(cè)量時(shí)，其zui大壓力損失竟達(dá)6kPa，極有可能影響用戶(hù)點(diǎn)壓力。而用威力巴流量計(jì)，壓損僅有20Pa左右，其影響*可以忽略不計(jì)。高爐煤氣壓力較低，管道上壓力一般在lOkPa左右，而用戶(hù)熱風(fēng)爐、燒結(jié)機(jī)等）點(diǎn)壓力也只有6kPa-8kPa，因此減少節(jié)流件的壓力損失非常重要。
4應(yīng)用建議
    煤氣流量計(jì)一般都有供方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)安裝，但在開(kāi)始設(shè)計(jì)和日常使用時(shí)仍應(yīng)注意以下問(wèn)題:
      1）選型時(shí)務(wù)必提供準(zhǔn)確的工藝參數(shù)，如流量、煤氣成分、含塵量、溫度、壓力、濕度等參數(shù)。這一點(diǎn)對(duì)于選用任何類(lèi)型的差壓式煤氣流量計(jì)都非常重要。
      2）要配用質(zhì)量較好的變送器。同其他流量計(jì)一樣，煤氣流量計(jì)用于煤氣測(cè)量時(shí)差壓值較小，一般在20OPa-2 000Pa之間，有時(shí)需要配用微差壓變送器，因此變送器的好壞直接影響到輸出信號(hào)的穩(wěn)定性，目前廣泛使用的EJA. 3051. 1151等變送器均可滿(mǎn)足測(cè)量要求。
      3）連續(xù)工作的煤氣流量計(jì)從根本上杜絕了堵塞的可能，但當(dāng)系統(tǒng)頻繁開(kāi)停機(jī)或管道處于停產(chǎn)時(shí)，仍有可能發(fā)生堵塞，此時(shí)應(yīng)注意及時(shí)采取有效的防護(hù)措施。
      4）盡管煤氣流量計(jì)維修簡(jiǎn)便，但是為了保證其使用效果更好，作為一次取源部件，仍建議對(duì)其進(jìn)行定期維護(hù)，有條件者亦可加入反吹管路。
5結(jié)束語(yǔ)
    煤氣流量計(jì)目前在冶金企業(yè)高爐煤氣測(cè)量中有不少應(yīng)用實(shí)例，占據(jù)了一定的*。筆者先后在承德建龍、霸州勝芳和遷安燕山等鋼鐵）一中應(yīng)用這種流量計(jì)測(cè)量高爐煤氣流量，使用口徑主要集中在600mm-1600mm的管段范圍內(nèi)。從投產(chǎn)后的運(yùn)行情況來(lái)看，其測(cè)量準(zhǔn)確，防堵性能好，安裝維護(hù)方便，壓力損失極小，能夠滿(mǎn)足對(duì)含雜質(zhì)煤氣流量的檢測(cè)要求，是一種行之有效的新型測(cè)量裝置。目前該產(chǎn)品還只是進(jìn)口產(chǎn)品美國(guó)VERIS公司），希望能加速該產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，以便更廣泛地服務(wù)于工業(yè)測(cè)控過(guò)程。本文出自：流量積算儀轉(zhuǎn)載需注明