摘要(yao):針對冶金(jin)工業煤氣(qi)在線流量(liàng)測量裝置(zhi)實際🛀運行(háng)狀況,重💃點(dian)從地域環(huan)境、可測量(liang)介質适應(ying)性、測量裝(zhuāng)置的工藝(yì)技術要求(qiú)、量程範圍(wéi)、耐磨性、直(zhi)管段👄要求(qiu)、設🏒備維護(hu)🔞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(bi)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(gōng)業煤氣中(zhong)含有大量(liàng)的粉塵、水(shuǐ)、焦油和萘(nài),測量計量(liang)冶金工業(ye)煤氣的流(liu)量設備運(yun)行狀況不(bu)好🔞,是國内(nei)外測量計(jì)量☔領域中(zhōng)公認的難(nan)題。目前,對(duì)冶🌈金工業(yè)煤氣的🌈測(cè)量計量,使(shi)用👄較多的(de)是孔闆流(liu)量計、質量(liàng)流量計和(he)渦節流量(liang)計。相比之(zhī)下，孔闆流(liú)量㊙️計相對(dui)穩定,使用(yòng)也更爲廣(guang)泛。但是,孔(kǒng)闆流量計(ji)在使用過(guo)程中因有(you)大量雜質(zhi)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(dǔ)塞及凍管(guǎn)現象。近年(nian)來,彎管流(liú)量計在冶(ye)金❤️工業煤(mei)氣計量中(zhōng)得到應用(yong),取得了較(jiào)好的使用(yong)效果。對八(bā)鋼冶金工(gong)業煤氣流(liu)量計量🈲中(zhong)使用孔闆(pan)流量計和(he)彎🈲管流量(liàng)計的🌐狀況(kuàng)進行分♉析(xi),以供同行(háng)參考。
2工作(zuo)原理
2.1彎管(guan)流量計的(de)工作原理(li)
　　彎管流量(liang)計是一種(zhǒng)差壓式流(liu)量計,其差(chà)壓的産生(shēng)是靠流體(ti)💋流經彎管(guǎn)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(si)于圓周運(yun)動産生慣(guan)性離心力(lì),該離心力(lì)的大小與(yǔ)流體的流(liu)速、流體質(zhi)量(密度)以(yi)及做圓周(zhōu)運動的曲(qǔ)率半徑等(děng)因素有關(guān)。在彎管的(de)内側🥰流速(sù)會逐步增(zeng)大,而外側(cè)流速卻逐(zhu)步減小,形(xíng)成了各個(ge)過流面的(de)近似梯形(xíng)🔞速度分布(bù),這種梯形(xíng)分布狀态(tai)在彎✏️管45°截(jié)面處達到(dào)‼️極✨限狀态(tai)。根據質量(liàng)⛷️守恒定律(lǜ)、能量守恒(heng)定律和動(dòng)🧡量守恒定(dìng)律,流體在(zai)管道中流(liú)🌏動時,相同(tong)過流🤟斷面(mian)各元流質(zhi)點的能量(liàng)不變,各質(zhì)點流速的(de)變化形成(cheng)了彎管内(nèi)的☂️外側壓(yā)差△P,進而✌️方(fang)便地測量(liàng)出管道内(nei)👣流體的流(liú)速和流量(liàng)值。彎管截(jie)面流速分(fèn)布示意圖(tú)如圖1所示(shì)。
 
2.2孔闆流量(liàng)計的工作(zuò)原理
　　當氣(qì)體流經管(guan)道内的節(jie)流件闆片(piàn)時,流體在(zài)節流件闆(pan)片前後形(xing)成壓差,緻(zhì)使氣體在(zai)管道内的(de)流速增加(jia)💯,靜壓力下(xia)降。氣體的(de)😄流量增大(dà)時,産生的(de)壓差值也(ye)随着增大(dà)🔞,根據流動(dong)連續性方(fang)程(質量守(shǒu)恒定🚩律)和(hé)伯努力方(fang)程(能量守(shou)恒定律),測(cè)量出節流(liu)件闆片差(cha)壓值的大(dà)小，計量出(chu)氣體流量(liàng)值。孔闆流(liu)量計💘測量(liàng)原理見圖(tú)⁉️2。
流量方程(cheng)爲：
 
 
3.性能比較(jiào)
　　在冶金工(gong)業煤氣測(ce)量計量中(zhōng),彎管流量(liàng)計較孔闆(pǎn)流量計具(jù)有許多優(yōu)越性。
3.1節能(neng)效果好
　　彎(wan)管流量計(ji)因其獨特(te)的測量原(yuan)理,沒有其(qí)他流量計(jì)必須具🙇‍♀️備(bèi)的節流件(jian)或插入件(jiàn),最大限度(du)地減低了(le)因計量檢(jiǎn)測器具帶(dai)來的流體(tǐ)在管道内(nèi)的壓力損(sun)失,減少了(le)加壓設備(bèi)的投入和(he)加壓設備(bèi)的電能消(xiao)耗。由于孔(kong)闆流量計(ji)是利用對(dui)流體節流(liu)裝置施👌行(hang)節.流産生(shēng)的差壓來(lai)測量流體(ti)流量,流體(tǐ)在孔闆上(shàng)存在壓力(li)損失,因此(cǐ)使用時爲(wèi)了保證孔(kǒng)闆流量計(ji)的測量精(jīng)度,在選定(ding)孔闆流量(liang)計的工作(zuò)壓差時都(dou)取高壓差(chà)值。通常情(qíng)況下，該節(jiē)流壓力損(sun)失(稱爲❗不(bú)可恢複壓(yā)力損失)可(ke)達孔闆運(yun)行流量下(xià)産生壓差(cha)值的30%～70% (與孔(kong)闆的🙇‍♀️β值有(you)關㊙️)。孔闆流(liu)量計壓力(lì)損失等損(sun)耗量用見(jiàn)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(nai),使💞很多流(liú)量🧡測量計(ji)量設備不(bú)能正常工(gōng)作。彎管流(liú)量計的特(te)殊結構和(he)導壓管上(shàng)的三通閥(fa)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(li),在現場試(shi)用4年來從(cong)未發生堵(dǔ)塞現象。
3.3彎(wān)管流量計(jì)結構簡單(dan)
　　彎管流量(liàng)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(ren)何㊙️節流件(jiàn)和插入件(jiàn),是測量元(yuán)件中簡單(dan)實用🐪的測(ce)量件。随着(zhe)機械加工(gong)業的快速(sù)發展和精(jīng)度高數🔞控(kòng)機床用于(yu)機械加工(gōng)💚業,彎管👄流(liú)量傳感器(qì)的加工精(jīng)👈度不斷提(tí)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(liàng)計的直管(guǎn)段要求前(qián)⛱️10D,後5D。彎管流(liu)量🈲計的重(zhòng)複性好,可(kě)達0.2%。
3.4彎管流(liu)量計适應(ying)性強,量程(chéng)範圍寬
　　彎(wān)管流量計(ji)在高溫、高(gao)壓、沖擊、振(zhen)動、潮濕、粉(fen)塵等惡劣(liè)🏃‍♂️環🐕境條🌈件(jian)下,優于孔(kong)闆流量計(jì),震動和沖(chong)擊對彎🐅管(guǎn)流量傳感(gǎn)器的正常(chang)工作幾乎(hū)沒有影響(xiang),高溫、高壓(ya)對彎管流(liu)量計來說(shuō)隻要采用(yòng)與工藝管(guan)道相同的(de)材質,就可(kě)以解決📐。
　　彎(wān)管流量傳(chuan)感器的幾(jǐ)何尺寸幾(ji)乎沒有限(xiàn)制,管徑的(de)大小從幾(jǐ)十毫米到(dào)2n以上,隻要(yào)彎管的彎(wan)徑比符合(he)規定要求(qiú),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(zài)高溫、高壓(yā)狀态🧑🏽‍🤝‍🧑🏻下(高(gao)溫蒸汽、高(gao)溫水)的流(liu)量計量,可(ke)降低能源(yuan)損耗,降低(dī)壓力損失(shī),提高供熱(re)效率。
彎管(guan)流量計的(de)量程比可(kě)達10: 1,孔闆流(liú)量計的量(liang)程比一般(bān)🔞爲35: 1.
3.5彎管流(liú)量傳感器(qì)的耐磨性(xing)好
　　因彎管(guan)流量傳感(gǎn)器的特殊(shū)結構,内部(bu)沒有任何(hé)節流件和(he)插入件,固(gù)彎管流量(liàng)傳感器幾(jǐ)乎不存在(zai)磨損,是保(bǎo)證彎管♉流(liu)量計長期(qī)運行精度(dù)不變的重(zhòng)要🈚條件。孔(kǒng)闆流量計(ji)入口邊緣(yuán)尖銳度對(dui)磨損十分(fen)敏感,隻要(yào)有微量的(de)磨損,就會(hui)直接影響(xiang)到測量精(jing)度🌈,在氣體(ti)的長期高(gāo)度沖刷下(xià),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(xì)統發生變(biàn)化造成誤(wu)差。
3.6彎管流(liu)量計安裝(zhuang)方便,維護(hu)量小
　　彎管(guǎn)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(jin)行清污等(děng)特點,可采(cai)用直接焊(han)接的方法(fǎ)進行安裝(zhuang),避免了流(liu)🍉量測量裝(zhuang)置現場跑(pǎo)、冒、滴、漏,令(ling)人頭痛的(de)問題,降❓低(di)了安裝費(fèi)用。
　　由于彎(wān)管流量計(ji)一次測量(liang)件長期運(yun)行無磨損(sun)件,大❌大降(jiang)低了維護(hù)費用,幾乎(hū)是免維護(hu),一般可達(da)到被測氣(qi)體管道❄️的(de)使🌈用壽命(ming)。
　　孔闆流量(liàng)計的插入(ru)件和節流(liú)件容易堵(du)塞,附着髒(zang)🛀🏻物,影響測(cè)量正确率(lǜ)。爲保證孔(kong)闆流量計(jì)的測量精(jīng)😘度,必須經(jing)♊常進行拆(chai)除檢查清(qing)污,這樣頻(pín)繁的拆裝(zhuang)、檢查、清污(wu)維修,在連(lian)續🆚作業的(de)🔴冶金企業(ye)難以做到(dào),特别是對(duì)🐇在較大管(guan)道上的孔(kong)闆流量計(ji)就更難以(yi)✏️做到,可見(jiàn)在工業煤(mei)氣計🛀🏻量中(zhong)具有多種(zhǒng)不确定因(yin)素影響測(cè)量誤差。
 
3.7彎管流(liú)量計不易(yi)凍管
　　孔闆(pǎn)流量計的(de)結構、工作(zuo)原理達到(dào)的測量精(jing)度,節流件(jian)起到了決(jué)定性的作(zuo)用。節流件(jian)對氣體在(zài)管道💃🏻的流(liú)動具有非(fēi)常大的阻(zu)力,一般隻(zhi)能利用輸(shū)氣管道.截(jie)面的1/3,大量(liàng)👅潮濕含水(shui)的氣體在(zai)節🔞流件截(jié)面上形成(chéng)了大量的(de)水珠👣,遇冷(leng)後結霜、結(jié)凍堵管。爲(wei)解決💛煤氣(qi)供應的凍(dong)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(wān)管流量計(jì)由于特殊(shu)結構和安(ān)裝的多樣(yàng)性(水平轉(zhuan)水平,水平(ping)轉垂直向(xiang)下，垂直向(xiàng)下轉水平(ping),垂直直管(guan),水平直管(guan)等🏃‍♂️安裝方(fāng)式,見圖3),可(ke)以有效防(fang)止煤氣計(jì)量中凍管(guǎn)的發生，節(jiē)省熱能源(yuan)和運🏃🏻行費(fei)用。
 
4.應用對(dui)比
　　盡管孔(kǒng)闆流量計(jì)在工業煤(méi)氣測量計(ji)量中存在(zài)不少缺點(dian),但是孔闆(pan)流量計仍(reng)是測量計(ji)量行業使(shi)用廣泛🔅的(de)一種流量(liàng)計量裝♋置(zhì),它已有100多(duo)年的曆史(shǐ),經㊙️過各國(guó)👈科學工作(zuò)者潛心研(yan)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(fā)展ISO5167在1993年、2003年(nian)分别進行(háng)了改版,使(shi)孔闆流量(liàng)計更具有(yǒu)完💜備的标(biāo)準和🆚規範(fàn),得到了計(ji)量管理部(bù)門檢定許(xǔ)可✊。
　　彎管流(liu)量計在工(gōng)業測量計(ji)量中的優(yōu)勢巴凸顯(xiǎn),但也需要(yao)不斷改進(jin):(1)彎管流量(liang)計對低壓(yā)低流速的(de)流體不易(yì)測😘量; (2)彎管(guǎn)流量計隻(zhī)能在帶有(yǒu)彎管的管(guan)道上安裝(zhuang),具有一☁️定(dìng)的局🌈限性(xing); (3)在 氣體的(de)測量時取(qǔ)壓🍉截面上(shàng)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(xuan)擇測量計(ji)量器具的(de)過程中,要(yào)高度關注(zhu)被測量介(jiè)質的多變(biàn)性,工藝參(cān)數的正确(què)率,使用環(huan)境的特殊(shu)性及整🌈體(tǐ)系統考慮(lǜ)的科學性(xing),并不是說(shuō)流量測量(liàng)計量設備(bèi)的價格越(yuè)高越好,也(yě)不是精度(dù)越高越好(hao),關鍵是要(yao)達到被測(ce)介質數據(ju)真實所🏃🏻需(xu)。爲此,工程(chéng)技術人員(yuán)在選擇流(liú)量測量設(she)備時要遵(zūn)循合理、正(zheng)确、綜合系(xi)統的原♈則(zé): (1)滿足基本(ben)功能(2)避 免(miǎn)采用模拟(nǐ)信号傳輸(shū)的系統; (3)既(jì)要考慮未(wèi)來的更❌新(xin)和發展,又(you)要與原系(xi)統匹配; (4)根(gen)據需要确(què)定精度等(deng)級、價🐆格性(xing)能比, (5)既要(yào)考慮安裝(zhuāng)、維護的便(biàn)利性,又要(yào)🐅注重後期(qī)維護費用(yòng)和可檢定(dìng)的可行性(xing)。

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