威孔流量计在冶金行业煤气管道中的应用.pdf

2 00 9焦 第 5期 管 道 技 术 Pi pe l i n e Te c h n i q ue 5 设 寺 a n d Eq u i p me n t 2 0 09 No ． 5 威孑 L 流量计在冶金行业煤气管道 中的应用 余威庭 ， 胡子航 江西新余钢铁有限责任公司设计院， 江西新余3 3 8 0 0 1 摘要 分析 了冶金行业煤气管道流量测量装置的应用效果 ， 并根据现场的实际情况 ， 利用威孔流量 计， 以达到低值高效的 目的。 关键词 威孔流量计 ； 冶金 ； 煤 气 中图分类号 T P 2 1 6 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 0 9 0 5 0 0 2 9 0 2 0 引言 孔板流量计发展较早 ， 技术成熟 ， 价格低廉 ， 有国 际标准 ， 理论精 度高， 应用非常广泛。但 它存在许 多 不足之处， 如应用中许多因素 设计参数与工况参数 不符导致孔板加工制作有误 ， 上游直管段不足 ， 孔板 和管道不 同心 ， 长期使用导致孔板 A面受污 ， 锐角磨 损等 对其测量精度有非常大的影响， 使其测量误差 增大； 安装较为麻烦 ， 若安装不正确 ， 容易发生介质泄 漏 ， 维护及拆洗 的工作量 较大 ； 量程 比较小 ， 局 限性 大 ； 压力损失较大 ， 运行费用高 。 冶金行业 中， 输送各类 煤气 的管径较 大 ， 对 于直 管段要求严格的流量计 ， 现场不易找到合适 的安装位 置 ， 使测量精度难以保证。威力巴 、 阿牛 巴、 热式气体 质量流量计虽然解决了压损问题 ， 但 如所测介质杂质 较多， 取压孔很容易堵塞 ， 精度难以保证 。 1 煤气流量装置的选型原则 要正确和有效地选择煤气流量测量方法和仪表， 必须熟悉仪表和所使用煤气特性。同时 ， 还要考虑经 济因素。归纳起来有 5个方面因素 ， 即性能要求、 煤气 特性、 安装要求 、 环境要求和安装运行费用。 其次 ， 要充分考 虑精确度 、 重复性 、 线性度 、 流量 范围和范围度、 压力损失、 输出信号特性和响应时间， 安装条件、 方式等。按测量 对象各 自的测量 目的 ， 仪 表性能方面有着不同的侧重点。例如 商贸核算和仓 储交接对精确度要求较高； 过程控制连续测量通常只 要求良好的可靠性和重复性， 而对测量精确度放在次 要地位 ； 批量配 比生产 除了要 良好的可靠性和重复性 外 ， 还希望有好的测量精确度。 2威孔流量计的结构 、 原理及性能特点 2 ． 1 威孔流量计的结构 威孔流量计结构如图 1 所示。 收稿 日期 2 0 0 90 7一O 1 图 1 威孔流量计的结构 2 ． 2 测 量原 理 威孔流量计是一种新 型的高精度差压式流量计 ， 它与孔板相反 ， 通过在密封管道中心线悬挂一个特制 的流线形锥体来进行中央节流 ， 用上游管壁和锥体尾 部测量的差压计算流量， 俗称锥型流量计、 V锥流量 计 。图 2为测量原理 图， 其理论基 于封闭管道 中能量 相互转化的伯努利定理。 在稳定流量的情况下 ， 管道 中的流速与差压的开 方成正 比。即 △ p p l P 2 ／ 3 卜 d 2 Q k E 式中 JB为直径 比； D为管道内径 ， m m； d为锥体外径 ， mm； p为流量， m ／ h ； 后为流出系数， 无量纲 ， 因不同流 量而异； E为气体膨胀系数， 无量纲， 在非压缩应用时 等于 1 ； △ p为差压， P a ；p为流体密度， k g ／ m 。 ． 图 2测量原理 图 2 ． 3 性能及特点 2 ． 3 ． 1 产生更稳定的差压信号 ， 小流量的测量更准确 孔板的差压是通过 中间开孔 的节流件 ， 让 流体突 然收缩流动发生改变 ， 从而产生差压 ； 威孔流量计是 通过悬挂轴心的锥形体， 让流体逐渐收缩， 流动平缓 3 0 P i p e l i ne Te c h n i q ue a n d Eq ui p me n t S e p ． 2 0 0 9 地发生改变， 这样减弱了流场 中压力波动的幅值 ， 产 生的差压信号更加稳定， 能分辨的差压信号更小， 有 利于小流量的测量。 2 ． 3 ． 2 更 宽流量测 量范 围 威孔流量计独特的结构 ， 使得在低流速时 ， 依然 能产生足够分辨的差压， 使得差压的量程下限比传统 差压仪表低 ， 量程得 以向下限扩展 ， 可达到 1 5 1 。 2 ． 3 ． 3 很高的重复性 、 测量精度 重复性优于 0 ． 1 ％； 测量精度优于 0 ． 5 ％。 3 威孔流量计对直管段要求不严格 虽然所有的差压式流量仪表都是依据伯努利定 理测量， 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， 许多传统差压式流量计 如孔 板、 文丘里、 喷嘴等 的节流方式无法直接形成理想流 体。为了尽量满足伯努利定理要求 ， 不得不安装很长 的前 、 后直管段 1 5 D～ 3 0 D ， 将不规则的流体场变成 近似理想流体。 威孔流量计可以测量液体 、 气体 、 蒸汽及气、 液两 相介质。流体的条件可以从深低温到超临界状态， 工 作温度最高达 7 0 0℃， 最大压力可达到 4 0 MP a ， 最高 雷诺数最高 为 5 X 1 0 ， 雷诺数最低为 81 0 甚至更 低。其所产生的满刻度差压信号 ， 从最低小于 0 ． 1 k P a 到几十 k P a ． 威孔流量计 的精度高 、 重复性好 、 量程 比 宽 、 对直管段要求低 、 长期稳定性好 、 信号稳定 ； 而且压 力损失小 ， 其中节流元件为一个悬挂在管道中央的锥形 体 ， 具有独特的“ 整流” 功能和无锐利缘 口的物理特性 ， 能重塑曲线 ， 在紧靠锥形体上游和下游较窄的区域内 前 0～ 3 D、 后 0～ D ， 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 ； 这决定了它 比传统节流装置更具有优越的性能。即使在极恶劣的 使用条件下 ， 如上游有两个很靠近锥体的不在同一平面 上的弯头时， 也能使流体场分布变得平坦和对称， 从而 确保测量精度 ； 非常独特的锥形元件 ， 能阻止污染物的 形成与沉积。所 以特别适用于高炉煤气 、 焦炉煤气 、 混 合煤气的测量 ， 而且价格与孑 L 板流量计相差不多， 是一 种值得推广应用的新型流量计。 4 结束语 威孔流量计， 结合智能型二次仪表或 P L C ， 完全可 以作为计量考核仪表使用 ； 并且重现精度高 ， 这个特 点特别适用于过程流量和控制流量的测量； 焊接式安 装方式 ， 保证威孑 L 传感器长时间 、 无泄漏安全运行 ； 对 直管段要求低 ， 可方便地 在狭小 的地方或装 置 内使 用 ， 适应性强 ； 配合不 同的弯管材质和合适的几何尺 寸， 威孔流量计可以适应绝大多数工艺介质 和工艺条 件的流量测量 ， 威孔流量计的适用范围十分广阔。 参考文献 [ 1 ] 蔡武昌， 孙淮清， 纪纲． 流量测量方法和仪表的选用． 北 京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 2 ] 何岳， 张志锋， 李志． 弯管流量计在蒸汽计量中的应用． 工 业计量 ， 2 0 0 1 2 3 6 3 8 ． 作者简介 余威庭 1 9 6 3 一 ， 高级工程师， 从事热工控制设计工 作。 上接 第2 5页 [ 2 ] 石永春， 刘剑锋， 王文娟．管道内检测技术及发展趋势． 工业安全与环保， 2 0 0 6 3 2 4 6 4 8 ． [ 3 ] 戴波 ， 盛沙，董基希， 等．原油管道腐蚀内检测技术研 究．管道技术与设备， 2 0 0 7 3 1 51 8 ． [ 4 ] 陶文铨． 数值传热学．西安 西安交通大学出版社， 2 0 0 1 ． [ 5 ] N E I S I C S ，P O S T L E T H WA I T E J ．R e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e s t r u c t u r e o f d i s t u r b e d fl o w a n d e r o s i o n c o r r o s i o n ． C o r r o s i o n， 1 9 9 0 4 6 8 7 4 8 8 0 ． 1 6 j B O Z Z I N I B， R I C O T Y I M E， B O N I A R D I M． e t a 1 ． E v a l u a t i o n o f e r o s i o n c o rro s i o n i n mu l t i p h a s e f l o w v i a CF D a n d e x p e fi ． m e n t a l a n a l y s i s ．We a r ， 2 0 0 3 2 5 5 2 3 7 2 4 5 ． 』 7 】 N A C E S P 0 2 0 6 2 0 0 6 ．I n t e r n a l C o r r o s i o n D i r e c t A s s e s s m e n t Me t h o d o l o g y f o r P i p e l i n e s C a r r y i n g N o r ma l l y Dr y N a t u r a l G a s D GI C D A ． 作者简介 李国美 1 9 8 1 一 ， 硕士， 主要从事油气管道与设备的 腐蚀防护与检测研究。 上接第2 8页 能直观地看到缺陷以及形状， 因此准 确性不高。 这次对反应器列管检 查的后期验证 阶段是一个 非常重要的工作 ， 一方面可 以在无损检测方法之间进 行相互验证 ， 另一方面还可 以与各个方法进行互补， 对缺陷有 了整体的直观准确的了解 ， 对于今后设备检 验检测工作中对缺陷的判断和定量有很大的帮助和 参考价值。 参考文献 [ 1 ] 徐可北． 涡流检测． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 4 1 2 ． [ 2 ] 美国无损检测手册． 电磁卷． 上海 世界图书出版公司， 1 9 9 9 1 0 1 1 ． [ 3 ] 洪振中， 王娟娥， 宋扬 ， 等． 远场涡流管道综合检测诊断技 术与设备简介． 管道技术与设备， 1 9 9 7 4 3 7 3 9 ． 作者简介 钱钢钢 1 9 5 6 一 ， 工程师， 长期从事设备管理工作。