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    润中仪表V锥流量计在煤气流量测量中的优势分析

    发表时间:2016-05-31   点击次数:  技术支持:15601403222
      煤气流量测量一直是仪表检测的难点,V锥流量计在煤气流量测量方面具有良好的应用,本文简述V锥流量计在现场的使用情况和特点。
      V锥流量计在焦化行业焦炉煤气计量中的主要测点有:焦炉回炉煤气、锅炉煤气掺烧、管式炉用煤气和城市外供煤气等,此外,还有发生炉煤气计量等。焦炉煤气过去一直使用标准孔板、均速管进行计量。使用过程中主要存在以下几方面的问题:(1)焦炉煤气脏,孔板容易污染,由于连续生产不能拆除孔板进行清洗,影响系统测量精度;(2)焦炉煤气脏污容易使仪表导压管堵塞,必须定期用蒸汽吹扫仪表导压管,否则就会影响测量精度,甚至系统不能正常运行;(3)煤气中所夹带的蒸汽或水雾,当温度降低时凝结成水,在管道中很难排除,影响系统测量精度。(4)直管段要求长,煤气管道口径通常比较大,要保证流量测量准确的20~40D直管段很难满足。(5)量程比小,仅为3∶1,例如因城市煤气用量高峰或低谷时要求输送煤气量的不同,出厂煤气计量的输送量在一天内的变动超过10∶1,孔板量程比小因而达不到使用要求。
     
    一、 V锥流量计测量原理
      因为管壁摩擦力减小了流过管壁的流体速度,所以在管道中流速分布为:在管壁处流速接近零,愈靠近管线中心流速愈大,在管线中心处流速大。而当流体流过锥形流量计时,因锥形流量计是通过在管线中心悬挂一个锥形体来节流,锥体直接与流体高速中心部分相互作用,迫使管线中心的高速流体与接近管壁的低速流体均匀化,即两者的流速趋于一致。
      与各种节流装置的结构比较,标准孔板是流体在管道中心突然收缩,不仅阻力损失大,而且加剧了流体流速分布的不均匀性,管道边缘阻断,脏污介质聚集在标准孔板前后;文丘里管(和标准孔板一样仍然是标准节流装置的一种)则是在管道中心逐渐收缩,虽然流体流速分布的不均匀性仍然存在,但阻力损失稍有降低,脏污介质聚集的情况有所改善,只是制作困难;环形孔板是在管道中心置一圆盘,而管道边缘则可流通,即从标准孔板的管道中心突然收缩转变为管道边缘突然收缩,因而可使管道内流速均匀化,可使脏污介质不致聚集在环形孔板前后;而V锥流量计是在管道中心置一圆锥,它的结构是管道边缘逐渐收缩,阻力损失小,且可使管道内流速均匀化。由此得出:V锥形流量计是节流装置发展过程中一系列革新的必然结果。
      
    二、V锥流量计的应用特点
      淮安旭东仪表厂生产的V锥流量计在某焦化制气厂使用有三年的历史,检测系统运行正常,而且日常的维护工作量几乎没有,深受现场工人和技术人员的欢迎。其主要特点如下:
      
    (1)直管段要求低。虽然所有差压式流量计都是依据伯努利定理进行测量,但伯努利定理有一个基本要求,即被测量的流体必须为理想流体。采用孔板、喷嘴等传统的差压流量计的节流装置时,为了尽量满足伯努利定理的要求,必须有非常长的前、后直管段,以便将不规则流动的流体尽可能整形成为理想流体。而V锥流量计流量采用独特的置于管道中心的流线型节流结构设计,在检测流量之前,同时对不规则流动的流体进行整流,在不增加流体整流器的情况厂,巧妙地解决流体整流的问题。中心悬挂的流线型锥体能重塑流速曲线,在紧靠锥体上游和下游较窄的区域内(前0~3D,后0~1D),将流速不规则的流体直接整流成理想流体,可充分满足伯努利定理的要求,获得很高的测量精度和重复性。不需要特别长的直管段整流,这在流量计的安装过程中有很重要的意义。某焦化制气厂使用的旭东牌V锥形流量计(口径270mm)在安装过程中,由于现场条件限制,流量计前、后直管的距离分别为1000mm和600mm,但流量计仍能正常稳定运行。
      
    (2)耐污染,不易堵。焦化制气厂煤气类流量的测量,原来使用的是孔板流量计和均速管流量计,由于煤气中含有焦油、萘、硫、氨水等多种杂质,孔板或均速管必须定期清洗或用蒸汽吹扫,否则孔板上、下游端面、上游侧直角入口边缘将受到污染,仪表导压管也会不畅通或堵塞,影响系统测量精度;孔板前、后直管段积水会使管道流通面积减小,流速提高,差压增加,流量显示值偏高,严重时因导压管堵塞,变送器无法正常运行。为确保仪表正常稳定运行,仪表工维护工作量很大。V锥流量计有自吹扫式的结构设计特点,无滞留死区。介质流过锥体时会加速,不断冲刷正压取压孔、锥体外壁及锥体附近管壁,而负压取压孔则被一小段不流动介质所隔离,脏污杂质进不去,因此锥形流量计可用于各种含杂质、易结晶的脏污介质,如焦炉煤气、发生炉煤气等介质。某焦化制气厂采用的5台旭东仪表生产的V锥流量计对焦炉煤气、发生炉煤气和石油液化气的流量进行测量,有的使用已三年,至今未进行过维护,流量计未发现有节流装置污染、仪表导压管堵塞、管道积水、流量显示值异常等现象,大大降低了仪表维护的工作量,提高了煤气流量测量的准确性和可靠性。
      
    (3)差压值大,量程比宽,适用于低压低流速介质的流量测量。在焦化厂煤气流量测量过程中,测量对象的特点是管道直径大、压力低,流速慢,孔板流量计一般选配微差压变送器,在煤气压力为3500Pa时,正常的差压在100~1000Pa之间变化,流量计的差压信号较小。而在采用均速管流量计时,由于管道煤气流速低,差压信号非常小对系统精度影响很大,焦化制气厂城市煤气计量采用均速管流量计,大差压只有120Pa,正常值为2~5Pa,系统精度很差。差压信号小会影响变送器校验、使用的精度;孔板有污染、仪表导压管不畅、管道有积水对系统精度影响也很大。而锥形流量计由于是类似孔板的节流件,差压值远大于均速管流量计,相对孔板来说,由于是管道边缘逐渐收缩,阻力损失小,因而可在阻力损失相同的情况下,设计时可选用差压值较大的V锥形流量计,测量煤气时差压值均大于孔板测量时的差压值。提高了差压信号,为变送器校验创造了条件,也提高了系统的测量精度。

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