摘要(yao):針對冶金(jin)工業煤氣(qi)在線流量(liang)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(qiu)👉、量程範圍(wéi)、耐磨性、直(zhi)管段要求(qiu)、設備維護(hù)及節能等(deng)方面,探讨(tao)了彎管流(liu)量計 與孔(kong)闆流量計(ji) 的性能比(bi)較,爲工業(ye)煤氣測量(liang)計量設備(bei)的選型提(tí)🔴供參考🈲。
1.前(qian)言
　　冶金工(gōng)業煤氣中(zhōng)含有大量(liang)的粉塵、水(shui)、焦油和萘(nài),測量計量(liàng)冶🔞金🤞工業(yè)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(zhong)公認的難(nán)題。目前,對(duì)冶金工業(ye)煤氣的測(ce)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(liàng)計。相比之(zhī)下，孔闆流(liu)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(yóu)和萘附着(zhe)在孔闆流(liú)量計的測(ce)量刀口🐉上(shang)、導壓管上(shang),易造成堵(du)塞及凍管(guǎn)現象。近年(nian)來,彎管流(liu)量計在冶(ye)金🔱工業煤(méi)氣計量中(zhōng)得到應用(yòng),取得👌了較(jiao)好的使用(yòng)效果。對八(ba)鋼冶金工(gong)業煤氣流(liú)❗量計量中(zhōng)使用孔闆(pǎn)流量計和(hé)彎管流量(liang)計的狀況(kuang)進行分析(xī),以供同行(hang)參考。
2工作(zuò)原理
2.1彎管(guǎn)流量計的(de)工作原理(lǐ)
　　彎管流量(liàng)計是一種(zhǒng)差壓式流(liu)量計,其差(cha)壓的産生(shēng)👄是靠流體(tǐ)流經彎管(guǎn)時,由于彎(wan)管的約束(shù)和彎管管(guǎn)壁的導流(liú)🌈作用,使流(liú)🏒體在彎管(guan)内作近似(si)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(zhì)量(密度)以(yǐ)及做圓周(zhōu)運動的曲(qu)率半徑等(děng)💃🏻因素有關(guān)。在彎管的(de)内側流速(su)會逐步增(zeng)大,而外側(ce)✨流速卻逐(zhú)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(tài)在彎管45°截(jie)面處達到(dao)極限狀态(tai)。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(zai)管道中流(liu)動時,相同(tóng)過流斷面(miàn)各元流質(zhì)點的能量(liang)不變,各質(zhì)點流速的(de)變化形成(cheng)了彎管内(nei)的外側壓(yā)差△P,進而方(fāng)便地測量(liang)出管道内(nèi)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(liàng)計的工作(zuo)原理
　　當氣(qi)體流經管(guan)道内的節(jie)流件闆片(pian)時,流體在(zai)節流件闆(pǎn)片前☔後形(xíng)成壓差,緻(zhi)使氣體在(zài)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(fang)程(質量守(shou)恒定律)和(he)伯努力方(fang)程(能🔅量守(shou)恒定🙇🏻律),測(ce)量出節流(liu)件闆片差(cha)壓值的大(da)小，計量出(chu)氣體流量(liang)值。孔闆流(liú)量計測量(liang)原理見圖(tú)2。
流量方程(chéng)爲：
 
 
3.性能比較(jiào)
　　在冶金工(gōng)業煤氣測(ce)量計量中(zhong),彎管流量(liang)計較孔闆(pan)流量計具(jù)有許多優(yōu)越性。
3.1節能(néng)效果好
　　彎(wān)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(jiàn)或插入件(jian),最大限度(dù)地減低了(le)因計量檢(jian)測器具帶(dai)來的流體(tǐ)在管道内(nèi)的壓力損(sǔn)失,減少了(le)加壓設備(bei)✂️的投入和(hé)加壓設備(bèi)的電能消(xiao)耗。由于⭐孔(kǒng)闆流量💔計(jì)是利用對(duì)流體節流(liu)裝置施行(háng)節.流産生(shēng)🐇的差壓來(lái)測量流體(tǐ)流量,流體(tǐ)在孔闆上(shang)存在壓力(lì)損失,因此(cǐ)使用時爲(wei)了保證孔(kǒng)闆流量😄計(jì)的測量🔱精(jīng)度,在選定(dìng)孔闆流量(liang)計的工作(zuò)壓差時都(dōu)取高壓差(cha)值。通常情(qing)況下，該節(jie)流壓力損(sǔn)失(稱爲不(bu)可恢複壓(ya)力損失)可(ke)達孔闆運(yùn)行流量下(xià)産生壓差(chà)值的30%～70% (與孔(kong)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(jiàn)表1。
 
3.2設備使(shi)用狀況較(jiào)好
　　冶金工(gong)業煤氣中(zhōng)，含有大量(liang)的粉塵、水(shui)、焦油和萘(nài),使很多流(liu)量測量計(jì)量設備不(bu)能正常工(gōng)作。彎管流(liu)量計的特(te)殊結構和(he)導♻️壓管上(shang)的三通閥(fa)可在正常(chang)工作狀态(tài)🈚下清除傳(chuan)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(du)塞現象。
3.3彎(wan)管流量計(jì)結構簡單(dān)
　　彎管流量(liang)計的彎管(guan)傳感器,是(shì)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(jian),是測量元(yuán)件中簡單(dān)實用的測(cè)量件。随着(zhe)機械加工(gong)業的快速(su)發展和精(jīng)度高數控(kòng)機床💃🏻用于(yú)機械加工(gōng)業,彎管🆚流(liu)量傳感器(qi)的加工精(jīng)度不斷提(tí)高,質量越(yue)來越好。 彎(wān)✔️管流量計(jì)💞的直管段(duàn)要求前5D,後(hou)2D,孔闆流量(liàng)計的直管(guan)段要求前(qian)10D,後5D。彎管流(liú)量計✊的重(zhòng)複性好,可(ke)達0.2%。
3.4彎管流(liú)量計适應(ying)性強,量程(chéng)範圍寬
　　彎(wān)管流量計(jì)在高溫、高(gao)壓、沖擊、振(zhèn)動、潮濕、粉(fen)塵等惡劣(lie)🏃‍♂️環境條🏃🏻‍♂️件(jian)下,優于孔(kong)闆流量計(jì),震動和沖(chòng)擊對彎管(guan)流量傳感(gan)器♻️的正常(chang)工作幾乎(hū)沒有影響(xiang),高溫、高壓(ya)對彎管流(liú)量計來說(shuo)隻要采用(yong)與工藝管(guǎn)道相同🥵的(de)材質,就可(kě)以解決。
　　彎(wān)管流量傳(chuán)感器的幾(jǐ)何尺寸幾(jǐ)乎沒有限(xian)制,管徑🌈的(de)大小🌈從幾(ji)👅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(liang)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(liú)量計量,可(kě)降低能源(yuan)損耗✂️,降低(di)壓力損失(shi)👌,提高供熱(re)效率。
彎管(guǎn)流量計的(de)量程比可(kě)達10: 1,孔闆流(liú)量計的量(liàng)程比一般(ban)爲35: 1.
3.5彎管流(liú)量傳感器(qi)的耐磨性(xìng)好
　　因彎管(guǎn)流量傳感(gan)器的特殊(shū)結構,内部(bu)沒有任何(he)節💞流件和(he)插入件,固(gu)彎管流量(liàng)傳感器幾(ji)乎不存在(zai)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(kǒng)闆流量計(jì)入口邊緣(yuán)尖銳度對(duì)磨損十分(fen)敏感,隻要(yào)有微量的(de)磨損,就會(huì)直接影響(xiǎng)到測量精(jing)度,在氣體(ti)的長期高(gao)度沖刷下(xià),也會使孔(kǒng)闆開孔直(zhi)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(wù)差。
3.6彎管流(liú)量計安裝(zhuang)方便,維護(hù)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(jìn)行清污等(děng)特點,可采(cai)用直接焊(hàn)接的方法(fa)進行安裝(zhuāng),避免了流(liú)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(fei)用。
　　由于彎(wān)管流量計(jì)一次測量(liàng)件長期運(yùn)行無磨損(sun)件,大大降(jiang)🌈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(liang)計的插入(rù)件和節流(liú)件容易堵(du)塞,附着髒(zāng)🎯物,影響測(ce)量正确率(lü)。爲保證孔(kǒng)闆流量計(jì)的測量精(jing)度,必須經(jīng)常進行拆(chai)除檢查清(qīng)污,這樣頻(pín)繁的拆裝(zhuang)、檢查、清污(wū)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(yǐ)做到,可見(jiàn)在工業煤(méi)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(liu)量計不易(yì)凍管
　　孔闆(pǎn)流量計的(de)結構、工作(zuo)原理達到(dao)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(zai)管道的流(liu)動具有非(fēi)常大的阻(zǔ)力,一般隻(zhi)能利用輸(shū)氣管道.截(jie)面的1/3,大量(liang)潮濕含💋水(shuǐ)的氣體在(zai)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(wei)解決煤氣(qì)供應的凍(dòng)管問題,必(bì)👌須給每套(tào)孔闆加裝(zhuang)保溫伴.熱(rè)裝置,來保(bǎo)🌈證新疆地(di)區5個月的(de)冬季運行(hang)。表2爲❓孔闆(pan)流量計運(yun)行費用。
　　彎(wān)管流量計(jì)由于特殊(shū)結構和安(ān)裝的多樣(yang)性(水平轉(zhuǎn)水平,水😍平(píng)轉垂直向(xiàng)下，垂直向(xiang)下轉水平(píng),垂直直‼️管(guǎn),水平直✏️管(guǎn)等安裝🙇🏻方(fang)式,見圖3),可(ke)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(duì)比
　　盡管孔(kong)闆流量計(jì)在工業煤(méi)氣測量計(jì)量中存在(zài)不🔴少缺點(diǎn),但🐪是孔闆(pan)流量計仍(réng)是測量計(ji)量行業使(shi)用廣泛的(de)一種流量(liang)計量裝置(zhi),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(ge)流量測量(liang)節流裝置(zhi)國際标準(zhǔn)ISO5167在1980年頒布(bu)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(shi)孔闆流量(liàng)計更具有(you)完🏃🏻‍♂️備的标(biāo)準和🌈規🔞範(fàn),得到了計(ji)量管理部(bù)門檢定許(xu)可。
　　彎管流(liu)量計在工(gōng)業測量計(jì)量中的優(you)勢巴凸顯(xian),但也需要(yào)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(guǎn)流量計隻(zhi)能在帶有(yǒu)彎管的管(guǎn)道上安裝(zhuāng)💜,具有一定(ding)的局⭕限性(xing); (3)在🔞 氣體的(de)測量時取(qu)壓截面上(shang)的密度變(biàn)化難以修(xiū)定🐅。
5.結束語(yu)
　　用于各類(lei)流量測量(liang)計量設備(bèi)很多。實踐(jiàn)證明,在選(xuǎn)擇測量🤟計(ji)量器具的(de)過程中,要(yào)高度關注(zhù)被測量介(jie)質的多變(biàn)性,工🤞藝參(can)數的正确(que)率,使用環(huán)境的特殊(shū)性及整🤟體(tǐ)系統考慮(lǜ)的科學性(xing),并不是說(shuō)流量測量(liang)計量設備(bei)的價格越(yue)❄️高越好,也(yě)不是精度(dù)越高越好(hao),關鍵是要(yào)達到被測(cè)介質數據(jù)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(zun)循合理、正(zheng)确、綜合系(xì)統的原則(zé): (1)滿足基本(ben)功能😘(2)避 免(miǎn)采用模拟(ni)信💁号傳輸(shu)的系統; (3)既(jì)要考慮未(wei)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(que)定精度等(děng)級、價格性(xìng)🙇‍♀️能比, (5)既要(yào)考慮安裝(zhuang)、維護的便(biàn)利性,又要(yao)注重後期(qī)💋維護費用(yong)和可檢定(dìng)的可行性(xìng)。

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