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V锥流量计在煤气厂的应用

时间:2018-11-16
一、概述 1 气体流量计测量原理 气体流量计与其它差压流量计一样,都是基于密闭管道中能量转换的伯努利定理进行测量,即对理想流体,介质的流速与差压的平方根成正比。当介质以一定的流速迎着锥尖方向流过时,由于锥体的节流作用,会使锥体下游形成低压区,通过锥体的节流作用,会使锥体下游形成低压区,通过锥体上游管壁取高压P1,管壁与锥体尾部连通的空心管取低压P2,送到压差变送器测出压差值△P,见图1,根据伯努力方程,可计算出体积流量qvc式中,K为仪表系数;ε为气体膨胀系数,ρ为流体工作密度。 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zui大。而当流体流过气体流量计时,因气体流量计是通过在管线中心悬挂一个气体体来节流,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;而气体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,使脏污介质不致聚集在环形孔板前后。由此得出结论:气体流量计是节流装置发展过程中一系列革新的必然结果,见图2。 2 昆明焦化制气厂的应用 2002年昆明焦化制气厂在新项目建设中,设计选用3台美国肯威斯(Kingways Control)公司气体流量计,对焦炉煤气(1200mm插入式),发生炉煤气(400mm管道式)和石油液化气(270mm管道式)的流量进行测量,由于使用效果好,因此又在锅炉煤气掺烧中使用了两台气体流量计(250mm和400mm)。 3 气体流量计特点 昆明焦化制气厂使用气体流量计有三年的历史了,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。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。而气体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),将流速不规则的液体直接整流成理想液体,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。不需要非常长的直管段整流,这在流量计的安装过程中有很重要的意义。昆明焦化制气厂使用的石油液化气气体流量计(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。昆明焦化制气厂煤气类流量测量,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。气体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,因此气体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。昆明焦化制气厂采用的五台气体流量计对焦炉煤气、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,大大降低了仪表的维护工作量,提高了煤气流量测量的准确性和可靠性。

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