一、概述

昆明焦化制氣廠焦?fàn)t煤氣計(jì)量主要測點(diǎn)有：焦?fàn)t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(jì)量和節(jié)假日摻加到煤氣中的石油液化氣計(jì)量。焦?fàn)t煤氣過去一直使用標(biāo)準(zhǔn)孔板、均速管進(jìn)行計(jì)量。使用過程中主要存在以下幾方面的問題：

1、焦?fàn)t煤氣臟，孔板容易污染，由于連續(xù)生產(chǎn)不能拆除孔板進(jìn)行清洗，影響系統(tǒng)測量精度；
2、焦?fàn)t煤氣臟，儀表導(dǎo)壓管易堵，必須定期用蒸汽吹掃儀表導(dǎo)壓管，否則就會影響測量精度，甚至系統(tǒng)不能正常運(yùn)行；
 3、煤氣中所夾帶的蒸汽或水霧，當(dāng)溫度降低時凝結(jié)成水，在管道中很難排除，影響系統(tǒng)測量精度。
 4、直管段要求長，煤氣管道口徑通常比較大，要保證流量測量準(zhǔn)確的20~40D直管段很難滿足。
 5、量程比小，僅為3∶1，例如因城市煤氣用量高峰或低谷時要求輸送煤氣量的不同，出廠煤氣計(jì)量的輸送量在一天內(nèi)的變動超過10∶1，孔板因量程比小就達(dá)不到使用要求。

1 氣體流量計(jì)測量原理
      氣體流量計(jì)與其它差壓流量計(jì)一樣，都是基于密閉管道中能量轉(zhuǎn)換的伯努利定理進(jìn)行測量，即對理想流體，介質(zhì)的流速與差壓的平方根成正比。當(dāng)介質(zhì)以一定的流速迎著錐尖方向流過時，由于錐體的節(jié)流作用，會使錐體下游形成低壓區(qū)，通過錐體的節(jié)流作用，會使錐體下游形成低壓區(qū)，通過錐體上游管壁取高壓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(jù)伯努力方程，可計(jì)算出體積流量qvc式中，K為儀表系數(shù)；ε為氣體膨脹系數(shù)，ρ為流體工作密度。
      因?yàn)楣鼙谀Σ亮p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z大。而當(dāng)流體流過氣體流量計(jì)時，因氣體流量計(jì)是通過在管線中心懸掛一個氣體體來節(jié)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，即兩者的流速趨于一致。

 與各種節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)比較，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)孔板前后；文丘里管（和標(biāo)準(zhǔn)孔板一樣仍然是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)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，而管道邊緣則可流通，即從標(biāo)準(zhǔn)孔板的管道中心突然收縮轉(zhuǎn)變?yōu)楣艿肋吘壨蝗皇湛s，因而可使管道內(nèi)流速均勻化，可使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后；而氣體流量計(jì)是在管道中心置一圓錐，它的結(jié)構(gòu)是管道邊緣逐漸收縮，阻力損失小，且可使管道內(nèi)流速均勻化，使臟污介質(zhì)不致聚集在環(huán)形孔板前后。由此得出結(jié)論：氣體流量計(jì)是節(jié)流裝置發(fā)展過程中一系列革新的必然結(jié)果。

2 昆明焦化制氣廠的應(yīng)用
 2002年昆明焦化制氣廠在新項(xiàng)目建設(shè)中，設(shè)計(jì)選用3臺美國肯威斯（Kingways Control）公司氣體流量計(jì)，對焦?fàn)t煤氣（1200mm插入式），發(fā)生爐煤氣（400mm管道式）和石油液化氣（270mm管道式）的流量進(jìn)行測量，由于使用效果好，因此又在鍋爐煤氣摻燒中使用了兩臺氣體流量計(jì)（250mm和400mm）。
3 氣體流量計(jì)點(diǎn)
 昆明焦化制氣廠使用氣體流量計(jì)有三年的歷史了，檢測系統(tǒng)運(yùn)行正常，而且日常的維護(hù)工作量幾乎沒有，深受現(xiàn)場工人和技術(shù)人員的歡迎。主要點(diǎn)如下。
 1、直管段要求低。雖然所有差壓式流量計(jì)都是依據(jù)伯努利定理進(jìn)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(tǒng)的差壓流量計(jì)的節(jié)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、后直管段，以便將不規(guī)則流動的流體盡可能整形成為理想流體。而氣體流量計(jì)流量采用*的置于管道中心的流線型節(jié)流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在檢測流量之前，同時對不規(guī)則流動的流體進(jìn)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，在緊靠錐體上游和下游較窄的區(qū)域內(nèi)（前0~3D，后0~1D），將流速不規(guī)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復(fù)性。不需要非常長的直管段整流，這在流量計(jì)的安裝過程中有很重要的意義。昆明焦化制氣廠使用的石油液化氣氣體流量計(jì)（口徑270mm）在安裝過程中，由于現(xiàn)場條件限制，流量計(jì)前、后直管的距離分別為1000mm和600mm，但流量計(jì)仍能正常穩(wěn)定運(yùn)行。
 2、耐污染，不易堵。昆明焦化制氣廠煤氣類流量測量，原來使用的是孔板流量計(jì)和均速管流量計(jì)，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(cè)直角入口邊緣將受到污染，儀表導(dǎo)壓管會不暢通或堵塞，影響系統(tǒng)測量精度；孔板前、后直管段積水會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(yán)重時因?qū)汗芏氯?，變送器無法正常運(yùn)行。為確保儀表正常穩(wěn)定運(yùn)行，儀表工維護(hù)工作量很大。氣體流量計(jì)有自吹掃式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)點(diǎn)，無滯留死區(qū)。介質(zhì)流過錐體時會加速，不斷沖刷正壓取壓孔、錐體外壁及錐體附近管壁，而負(fù)壓取壓孔則被一小段不流動介質(zhì)所隔離，臟污雜質(zhì)進(jìn)不去，因此氣體流量計(jì)可用于各種含雜質(zhì)、易結(jié)晶的臟污介質(zhì)，如焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣等介質(zhì)。昆明焦化制氣廠采用的五臺氣體流量計(jì)對焦?fàn)t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)行過維護(hù)，流量計(jì)未發(fā)現(xiàn)有節(jié)流裝置污染、儀表導(dǎo)壓管堵塞、管道積水、流量顯示值異常等現(xiàn)象，大大降低了儀表的維護(hù)工作量，提高了煤氣流量測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

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