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新型均速管流量計(jì)在高爐煤氣測(cè)量中的應(yīng)用

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蘇州華陸儀器儀表有限公司

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新型均速管流量計(jì)在高爐煤氣測(cè)量中的應(yīng)用，均速管流量計(jì)系統(tǒng)使用一年多, 未發(fā)現(xiàn)測(cè)管被堵塞的現(xiàn)象, 而且原來(lái)使用的圓缺孔板的壓力損失大大降低了, 其*顯著的特點(diǎn)是節(jié)能。

詳細(xì)介紹

新型均速管流量計(jì)在高爐煤氣測(cè)量中的應(yīng)用，鋼鐵集團(tuán)公司高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣的測(cè)量大多采用圓缺孔板，由于工藝的改進(jìn), 高爐煤氣的工作狀況有了較大變化, 介質(zhì)溫度由過(guò)去的35℃變?yōu)?30℃,流量也大幅度增加, 造成阻損過(guò)大而不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。

為了減少壓力損失, 我公司選用了蘇州華陸儀器儀表有限公司生產(chǎn)的測(cè)速管流量計(jì)。經(jīng)過(guò)一年多的使用, 發(fā)現(xiàn)該套系統(tǒng)性能穩(wěn)定, 并且由于測(cè)速管流量計(jì)的長(zhǎng)久壓力損失約為孔板的1/50, 采用該套系統(tǒng)后長(zhǎng)久壓力損失降低了2kPa。該測(cè)速管流量計(jì)由流速測(cè)管和測(cè)管流量計(jì)算機(jī)構(gòu)成(如圖1所示)。FJPE型流速測(cè)管是FJP系列測(cè)管式流量計(jì)的傳感部分, 它將管道中某點(diǎn)的流體流速轉(zhuǎn)變成一個(gè)對(duì)應(yīng)的差壓信號(hào); 的馬蹄形切口結(jié)構(gòu)使測(cè)頭具有測(cè)量壓力損失小, 污物不易堵塞的特點(diǎn); 通過(guò)測(cè)管上的吹掃接頭, 使用中一旦發(fā)生堵塞, 可以方便地使用其他氣體在線清掃, 以解決現(xiàn)場(chǎng)使用中的堵塞問(wèn)題。
一、測(cè)量原理
流速測(cè)管是依據(jù)動(dòng)壓轉(zhuǎn)變靜壓原理工作的。測(cè)頭迎流面的測(cè)孔測(cè)出流體的總壓, 其背流面的測(cè)孔測(cè)出流體的靜壓。根據(jù)伯努利方程可得測(cè)量頭處流速與差壓的關(guān)系:
式中: V———測(cè)量頭處流速, m/s; ρ———被測(cè)介質(zhì)密度 , kg/m3; ΔP———FJPE 型流速測(cè) 管測(cè) 出的差壓 , Pa;Kv———FJPE測(cè)管儀表系數(shù)。
流量計(jì)算機(jī)接入3支測(cè)速管輸出的差壓信號(hào), 被校阻流件輸出的差壓信號(hào)以及溫度、壓力信號(hào), 流量計(jì)算機(jī)根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算出實(shí)際流量值:
式中: Q———體積流量, m3/h; α———流速分布系數(shù);β———阻塞系數(shù); γ———截面修正系數(shù); A———管道公稱截面積, m2; V———測(cè)量頭處流速, m/s。
測(cè)量頭插入管道中特定位置, 測(cè)量該處局部流速,然后根據(jù)管道內(nèi)流速分布和傳感器的幾何尺寸等推算管道內(nèi)的流量。為求出平均流速, 應(yīng)該測(cè)量管路截面的各點(diǎn)流速, 并求出平均值。
用各點(diǎn)流速的平均值表示的平均流速為:
式中: k1~kn為各點(diǎn)流速系數(shù)。
儀表測(cè)出的各點(diǎn)差壓ΔPn與流速Vn的關(guān)系為:
顯然, 式(6) 括號(hào)中的差壓根值的平均值與差壓平均值的根值是不一樣的。因而用測(cè)得的式( 5) 差壓平均值代替差壓根值的平均值算出的平均流量值與實(shí)際值不會(huì)相符。其平均流速并不是求各個(gè)測(cè)量點(diǎn)流速的算術(shù)平均值, 而是應(yīng)按式(6) 計(jì)算“流速", 并乘以“具有該流速的截面積", 求出此乘積對(duì)管路總截面積的積分, 再用管路的總截面積除此積分而得到平均流速。該測(cè)速管流量計(jì)還可把被測(cè)流體的溫度、壓力送入流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行適時(shí)補(bǔ)正。
二、安裝和使用
1.安裝
(1) 測(cè)量頭的迎流偏角可分為偏角和俯仰角。偏角是指繞測(cè)量頭本身軸線的轉(zhuǎn)角, 俯仰角是指測(cè)量頭與來(lái)流流線的垂直度。俯仰角用在管道基座上安裝的垂直度來(lái)保證, 一般來(lái)說(shuō), 偏角在10°內(nèi)可保證儀表系數(shù)變化在允許的誤差范圍內(nèi)。
(2) 應(yīng)盡可能將其安裝在阻力件上游, 這樣流量系數(shù)的偏差可控制在3%以內(nèi)。
(3) 若必須安裝在阻力件下游時(shí), 如為閘閥, 應(yīng)與其平行; 如為彎頭, 則應(yīng)處于彎頭平面, 曲率半徑內(nèi)側(cè)。在下游8D后, 阻力件的影響基本消失。
2.使用
為了保證測(cè)速管流量計(jì)的準(zhǔn)確度, *好的方法還是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定。然而, 盡管每支測(cè)管都由制造廠在的風(fēng)洞中進(jìn)行了標(biāo)定, 給出了表系數(shù), 但由于在風(fēng)洞均勻流場(chǎng)下游, 不能提供多種規(guī)格、足夠長(zhǎng)的直管段; 此外, 還由于現(xiàn)場(chǎng)管徑較大(DN1408mm) 而且標(biāo)定時(shí)管路的參比條件、流體種類(lèi)、環(huán)境等與實(shí)際測(cè)量的高爐煤氣不同, 特別是冶金工廠現(xiàn)場(chǎng)直管段長(zhǎng)度不夠, 工藝條件較復(fù)雜, 管道粗糙度對(duì)流速
分布系數(shù)的影響隨使用時(shí)間改變, 很難掌握, 特別是干擾系數(shù)γ, 其定義是流量計(jì)所處管段前后阻力件之間直管段長(zhǎng)度不足所引起的儀表系數(shù)變化的修正系數(shù), 但此修正系數(shù)目前還缺乏成熟的試驗(yàn)數(shù)據(jù), 造成準(zhǔn)確標(biāo)定的難以實(shí)施。據(jù)有關(guān)資料顯示, 一般可在現(xiàn)場(chǎng)直接校驗(yàn)確定。而現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)存在的問(wèn)題較多, 因而難免測(cè)量中產(chǎn)生附加誤差。計(jì)量部門(mén)可以根據(jù)新裝并正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)狀況、產(chǎn)量等情況作為參考,
將儀表計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)升華為計(jì)量結(jié)算數(shù)據(jù)。
三、節(jié)能效果計(jì)算
以前的計(jì)量裝置為圓缺孔板:
Qmax=127710m3/h, ΔPmax=4000Pa; 管道工作壓力10kPa, 管道直徑DN1408mm, 圓缺高度為649.6mm, h/D=0.4614, 其直徑比β=0.671, 長(zhǎng)久壓力損失參照孔板的壓損公式:
則, ΔP=(1- 0.6711.9)×4000=2125.7Pa新安裝的測(cè)管流量計(jì):
Qmax=139625m3/h, ΔPmax=850Pa; 壓力損失參照插入式渦街流量計(jì)的壓損公式:
則, ΔP≈ρv2=1.33×24.9=33.1Pa長(zhǎng)久壓損的差值為:
ΔP1=2125.7- 33.1=2092.6Pa用圓缺孔板多消耗的功率(能耗計(jì)算式):
從以上計(jì)算可以看出, 將原用的圓缺孔板換為測(cè)管流量計(jì)后, 長(zhǎng)久壓力損失比用圓缺孔板時(shí)減少了98.5%,每年節(jié)約的電費(fèi)達(dá)444301元, 節(jié)能效果十分明顯。
四、結(jié)束語(yǔ)
均速管流量計(jì)系統(tǒng)使用一年多, 未發(fā)現(xiàn)測(cè)管被堵塞的現(xiàn)象, 而且原來(lái)使用的圓缺孔板的壓力損失大大降低了, 其*顯著的特點(diǎn)是節(jié)能，對(duì)管道壓力僅有10kPa的高爐煤氣來(lái)說(shuō), 換一個(gè)測(cè)管檢測(cè)裝置即可減少2kPa的長(zhǎng)久壓力損失，儀表按工藝參數(shù), 根據(jù)有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與建議、國(guó)家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償, 計(jì)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定, 滿足了工藝要求。