摘要(yao):針對冶金(jin)工業煤氣(qì)在線流量(liàng)測量裝置(zhi)實際🚩運行(hang)狀況,重點(diǎn)從地域環(huan)境、可測量(liàng)介質适應(ying)性、測量裝(zhuāng)置的工藝(yì)技術要求(qiu)、量程範圍(wei)、耐磨性、直(zhí)管段要求(qiú)、設備維護(hù)及節能等(děng)方面,探讨(tǎo)了彎管流(liu)量計 與孔(kǒng)闆流量計(ji) 的性能比(bǐ)較,爲工業(yè)煤氣測量(liang)計量設備(bèi)的選型提(ti)供參考。
1.前(qián)言
　　冶金工(gong)業煤氣中(zhōng)含有大量(liang)的粉塵、水(shui)、焦油和萘(nai),測量計量(liang)冶金🍉工業(yè)煤氣的流(liu)量設備運(yun)行狀況不(bu)好,是國内(nèi)外測量計(jì)量領域中(zhōng)公認的難(nan)題。目前,對(duì)冶✌️金工業(ye)煤氣的測(ce)量計量,使(shǐ)用較多的(de)是孔闆流(liu)量計、質量(liang)流⛷️量計和(he)渦節流量(liang)計。相比之(zhī)下，孔闆流(liú)量計相對(duì)穩定,使用(yong)也更爲廣(guǎng)泛。但是,孔(kong)闆流量計(jì)在使用過(guo)程中因有(you)大量雜質(zhì)堆積,焦油(you)和萘附着(zhe)在孔闆流(liú)量計的測(ce)量刀口上(shang)、導壓管上(shàng),易造成堵(du)塞及凍管(guan)現象。近年(nian)來,彎管流(liu)量計在冶(yě)金🏃🏻工業煤(mei)氣⚽計量中(zhong)得到應用(yong),取得了較(jiào)好的使用(yong)效果。對八(ba)鋼💃🏻冶金工(gōng)業煤氣流(liu)量計量中(zhong)使用孔闆(pǎn)流量計和(hé)彎♋管流量(liàng)計的狀況(kuàng)進行分析(xī),以供同行(háng)參考。
2工作(zuò)原理
2.1彎管(guan)流量計的(de)工作原理(lǐ)
　　彎管流量(liàng)計是一種(zhong)差壓式流(liú)量計,其差(cha)壓的産生(sheng)是靠流體(ti)流🥰經彎管(guan)時,由于彎(wān)管的約束(shù)和彎管管(guan)壁的導流(liu)作用,使流(liu)體在彎管(guǎn)内作近似(sì)于圓周運(yùn)動産生慣(guan)性離心力(lì),該🧡離心力(lì)的大小與(yǔ)流體的流(liú)速、流體質(zhi)量(密度)以(yǐ)🙇‍♀️及做圓周(zhōu)運動的曲(qu)率半徑等(děng)因素有關(guan)。在彎管的(de)内側流速(sù)會逐步增(zēng)大,而外側(ce)流速卻逐(zhu)步減小,形(xing)成了各個(ge)過流面的(de)近似梯形(xíng)速度分布(bu)❄️,這種梯🚩形(xíng)分布狀态(tai)在彎管45°截(jié)面處達到(dao)極限狀态(tài)。根據質量(liàng)守恒定律(lǜ)、能量守恒(héng)定律和動(dong)📧量守恒定(dìng)律,流體在(zài)管道中流(liu)☔動時,相同(tong)過流斷面(mian)各元流質(zhi)點的能量(liàng)不變,各質(zhi)點流速的(de)變化形成(chéng)了彎管内(nei)的外側壓(ya)差△P,進而方(fang)便地測量(liàng)出管道内(nei)流體㊙️的流(liu)速和流量(liang)值。彎管截(jié)面流速分(fen)布示意圖(tu)🏃🏻‍♂️如圖1所示(shì)。
 
2.2孔闆流量(liang)計的工作(zuo)原理
　　當氣(qi)體流經管(guǎn)道内的節(jiē)流件闆片(pian)時,流體在(zai)節流💋件闆(pan)片前後形(xíng)成壓差,緻(zhi)使氣體在(zai)管道内的(de)流速增加(jia),靜壓力下(xià)降。氣體的(de)流量增大(dà)時,産生的(de)壓差值也(yě)随着增大(dà),根據流動(dòng)連續性方(fāng)程❄️(質量守(shǒu)恒定律)和(he)伯努力方(fang)程(能量守(shǒu)恒定律),測(ce)量出💁節流(liu)件闆片差(chà)壓值的大(dà)小，計量出(chu)氣體流量(liang)值。孔闆流(liu)量計測量(liàng)原理見🎯圖(tú)2。
流量方程(chéng)爲：
 
 
3.性能比較(jiao)
　　在冶金工(gong)業煤氣測(cè)量計量中(zhong),彎管流量(liang)計較孔闆(pan)流量計♊具(ju)有許多優(yōu)越性。
3.1節能(neng)效果好
　　彎(wān)管流量計(jì)因其獨特(te)的測量原(yuán)理,沒有其(qi)他流量計(jì)🐆必須具備(bèi)的節流件(jiàn)或插入件(jian),最大限度(du)地減低了(le)因計量🌍檢(jian)測器具帶(dài)來的流體(ti)在管道内(nei)的壓力損(sǔn)失,減少了(le)加壓設備(bèi)📐的投入和(hé)加壓設備(bèi)的電能消(xiāo)耗。由于孔(kong)闆流量😘計(ji)是利用對(dui)流體節流(liú)裝置施行(hang)節.流産生(shēng)的差壓來(lai)測量流體(tǐ)流量,流體(tǐ)在孔闆📐上(shang)存在壓力(lì)損失,因此(ci)使用時爲(wei)了保證孔(kǒng)闆流量計(jì)的測量精(jīng)度,在選定(ding)孔闆流量(liang)計的工作(zuo)壓差時都(dou)取高壓差(chà)值。通常情(qíng)況下，該節(jie)流壓力損(sǔn)失(稱爲不(bu)可恢複壓(yā)力損失)可(kě)達孔闆運(yun)行流量下(xià)産生壓差(chà)值的30%～70% (與孔(kǒng)闆的β值有(yǒu)關♈)。孔闆流(liú)量計壓力(li)損失等損(sun)耗量用見(jian)表1。
 
3.2設備使(shǐ)用狀況較(jiào)好
　　冶金工(gōng)業煤氣中(zhong)，含有大量(liàng)的粉塵、水(shuǐ)、焦油和萘(nài),使😍很多流(liú)量測量計(jì)量設備不(bú)能正常工(gong)作。彎管流(liu)量計的特(tè)殊結構和(he)導壓管上(shàng)的三通閥(fá)可在正常(cháng)工作狀态(tai)下清除傳(chuán)感器👈的堵(du)塞附着物(wu)♌,實用便利(lì),在現場試(shi)用4年來從(cong)未發生堵(dǔ)塞現象。
3.3彎(wan)管流量計(jì)結構簡單(dan)
　　彎管流量(liang)計的彎管(guan)傳感器,是(shi)一個90的标(biao)準彎管,内(nèi)部沒有🌈任(rèn)⭐何🐆節流件(jiàn)和插入件(jiàn),是測量元(yuan)件中簡單(dan)⚽實用的測(cè)量件。随着(zhe)機械加工(gōng)業的快速(su)發展和精(jīng)度高數控(kong)機床🥰用于(yu)機🏃🏻械加工(gōng)業,彎管流(liú)量傳感器(qi)的加工精(jing)度不斷提(ti)高,質量越(yuè)來越好。 彎(wān)管流量計(ji)的直管段(duan)要求前5D,後(hòu)2D,孔闆流量(liang)計的直管(guan)段要求前(qián)10D,後5D。彎管流(liú)量計的重(zhong)複性好,可(kě)達0.2%。
3.4彎管流(liú)量計适應(yīng)性強,量程(cheng)範圍寬
　　彎(wān)管流量計(jì)在高溫、高(gao)壓、沖擊、振(zhèn)動、潮濕、粉(fěn)塵等惡劣(lie)環境條件(jiàn)下,優于孔(kong)闆流量計(jì),震動和沖(chòng)擊對彎管(guǎn)流量傳感(gǎn)器的正🈲常(cháng)工作幾乎(hu)沒有影響(xiang),高溫、高壓(yā)對彎管流(liú)量計來說(shuō)隻要采用(yòng)與工藝管(guǎn)道相同的(de)材質,就可(ke)以解決。
　　彎(wān)管流量傳(chuan)感器的幾(jǐ)何尺寸幾(ji)乎沒有限(xian)制,管徑的(de)‼️大小🐆從幾(jǐ)十毫米到(dào)2n以上,隻要(yao)彎管的彎(wan)徑比符♈合(he)規📐定要求(qiu),都可以做(zuo)爲傳感器(qi)進行流量(liàng)測量。
　　彎管(guǎn)流量計的(de)設計特點(diǎn)最适合在(zai)高溫、高壓(ya)狀态下(高(gāo)溫蒸汽、高(gao)溫水)的流(liu)量計量,可(ke)降低能源(yuán)損耗,降低(di)壓力損失(shi),提高供熱(rè)效率。
彎管(guǎn)流量計的(de)量程比可(kě)達10: 1,孔闆流(liu)量計的量(liàng)程比一般(bān)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼爲35: 1.
3.5彎管流(liú)量傳感器(qì)的耐磨性(xìng)好
　　因彎管(guan)流量傳感(gǎn)器的特殊(shu)結構,内部(bu)沒有任何(hé)節流件👄和(he)插入件,固(gù)彎管流量(liang)傳感器幾(jǐ)乎不存在(zài)磨損,是保(bǎo)證彎管流(liú)量計長期(qi)運行精度(dù)不變的重(zhong)要♻️條件。孔(kong)闆流量⁉️計(ji)入口邊緣(yuán)尖銳度對(dui)磨損十分(fèn)敏感,隻要(yao)有微量的(de)磨損,就會(hui)直接影響(xiang)到測量精(jing)度,在氣體(tǐ)的長期高(gāo)度沖刷下(xia),也會使孔(kong)闆開孔直(zhí)角🙇‍♀️入口的(de)邊緣♊很快(kuài)鈍化,使測(ce)量精度系(xi)統發生變(bian)化造成誤(wu)差。
3.6彎管流(liú)量計安裝(zhuāng)方便,維護(hù)量小
　　彎管(guan)流量計具(jù)有良好的(de)耐磨性,長(zhang)期運行的(de)穩定性和(hé)可在線進(jìn)行清污等(děng)特點,可采(cǎi)用直接焊(hàn)接的♊方法(fǎ)🐅進行安裝(zhuāng),避免了流(liu)‼️量測量裝(zhuāng)置現場跑(pao)、冒、滴🚶‍♀️、漏,令(lìng)人頭痛的(de)問題,降低(dī)了安裝費(fèi)用。
　　由于彎(wan)管流量計(jì)一次測量(liang)件長期運(yùn)行無磨損(sun)件,大大降(jiàng)低了維護(hu)費用,幾乎(hu)是免維護(hu),一般可達(dá)到被測氣(qì)體管道的(de)使用壽命(mìng)。
　　孔闆流量(liàng)計的插入(ru)件和節流(liú)件容易堵(dǔ)塞,附着髒(zāng)物,影👅響測(cè)♌量正确率(lǜ)。爲保證孔(kong)闆流量計(ji)的測量精(jīng)🌏度,必🙇‍♀️須經(jīng)常進♈行拆(chāi)♉除檢♻️查清(qing)污,這樣頻(pin)繁的拆裝(zhuāng)、檢查、清污(wu)維修,在連(lián)續作業的(de)冶金企業(yè)難以做到(dào),特别是對(dui)在較大管(guan)🌂道上的孔(kong)闆流量計(jì)就更難以(yǐ)🆚做到,可見(jian)在工業煤(méi)氣計量中(zhōng)具有多種(zhǒng)不确定因(yīn)㊙️素影響測(ce)量誤差。
 
3.7彎管流(liu)量計不易(yì)凍管
　　孔闆(pan)流量計的(de)結構、工作(zuò)原理達到(dao)的測量精(jīng)度,節流⭐件(jiàn)起到了🐪決(jué)定性的作(zuò)用。節流件(jiàn)對氣體在(zai)管道的流(liu)動具有非(fei)常大的阻(zǔ)♻️力,一般隻(zhi)能利用輸(shū)氣管道.截(jié)面的1/3,大量(liàng)潮濕含水(shuǐ)的氣體在(zài)節😍流件截(jie)面上形成(chéng)了大量的(de)水珠,遇冷(leng)後結霜、結(jié)凍堵管。爲(wèi)解決煤氣(qì)供應的凍(dòng)管問題,必(bi)須給每套(tao)孔闆加裝(zhuang)保溫伴.熱(rè)裝置,來🌂保(bǎo)證新疆地(dì)區5個月的(de)冬季運行(hang)。表2爲孔闆(pǎn)流量計運(yun)行費用。
　　彎(wan)管流量計(jì)由于特殊(shū)結構和安(ān)裝的多樣(yàng)性(水平轉(zhuǎn)水平,水平(píng)轉垂直向(xiàng)下，垂直向(xiàng)下轉水平(píng),垂直直管(guǎn),水平直管(guǎn)等安裝方(fāng)式,見圖3),可(kě)以有效防(fáng)止煤氣計(ji)量中凍管(guan)的發生，節(jiē)省熱能源(yuán)和運行費(fei)用。
 
4.應用對(dui)比
　　盡管孔(kong)闆流量計(ji)在工業煤(mei)氣測量計(ji)量中存在(zai)不✔️少缺點(diǎn)🌈,但🔱是孔闆(pan)流量計仍(réng)是測量計(ji)量行業使(shǐ)用廣泛的(de)一種流量(liang)計♌量裝置(zhì),它已有100多(duō)年的曆史(shǐ),經過各國(guó)科學工作(zuo)者潛心研(yán)究,第一個(gè)流量測量(liang)節流裝置(zhì)國際标準(zhǔn)ISO5167在1980年頒布(bù)實施,經過(guò)多年的發(fa)展ISO5167在1993年、2003年(nián)分别進行(hang)了改版,使(shǐ)孔闆流量(liang)計更具有(you)完💯備的标(biāo)準和♉規✏️範(fàn),得到了計(jì)量管理部(bu)門檢定許(xǔ)可🐪。
　　彎管流(liu)量計在工(gong)業測量計(ji)量中的優(you)勢巴凸顯(xian),但✨也需要(yao)不斷改進(jin):(1)彎管流量(liàng)計對低壓(ya)低流速的(de)流體不易(yi)測量; (2)彎管(guan)流量計隻(zhī)能在帶有(you)彎管的管(guan)道上安裝(zhuang),具有一定(ding)的局限性(xìng); (3)在 氣體的(de)測量時取(qǔ)壓截面上(shang)的密度變(bian)化難以修(xiū)定。
5.結束語(yǔ)
　　用于各類(lèi)流量測量(liang)計量設備(bèi)很多。實踐(jiàn)證明,在選(xuǎn)擇測量計(jì)量✂️器具的(de)過程中,要(yào)高度關注(zhù)被測量介(jie)質的多變(bian)🏃‍♂️性,工藝參(cān)數的✊正确(que)率,使用環(huan)境的特殊(shu)性及整體(ti)系統考慮(lǜ)的✍️科學性(xing)🙇🏻,并不是說(shuo)流量測量(liang)計量設備(bei)的價格越(yue)高越好,也(ye)不是精度(du)越高越好(hao)💯,關鍵是要(yao)達到被測(ce)介質🔴數據(jù)真實所需(xū)。爲此,工程(chéng)技術人員(yuan)在選㊙️擇流(liu)量測量設(she)備時要遵(zun)循合理、正(zhèng)确、綜合系(xi)統的原則(zé): (1)滿足基本(ben)功能(2)避 免(mian)采用模拟(nǐ)信号傳輸(shu)的系統; (3)既(ji)✊要考慮未(wèi)來的更新(xīn)和發展,又(you)要與原系(xi)統匹配; (4)根(gēn)據需要确(què)定精度等(děng)級、價☀️格性(xing)能比, (5)既要(yao)考慮安裝(zhuang)、維護的便(bian)利性,又要(yào)注重後期(qī)🏒維護費用(yong)和可檢定(ding)的可行性(xing)。

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