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孔板流量计在煤气站发生炉煤气流量测量仪表的



目前,许多从事机械、冶金、建材、陶瓷行业的企业,大多都建有自己的煤气站,产出的煤气供其加热或烧制产品燃用。煤气站中针对煤气的热工测量仪表较多,其中煤气温度和压力的检测一直备受设计单位及建站企业的重视,因为这两项指标直接关系系列煤气发生炉炉况的控制和煤气的质量。近几年,由于市场经济的冲击,各企业纷纷开始注意降低能耗,最大限度地减少其产出成本,于是煤气流量的检测也开始受到同样的重视。企业通过对煤气流量的计量,核算出生产单位体积煤气所消耗的燃料、原料和动力量,从而估算出煤气生产成本,以便进行经济核算。用气单位、部门的煤气计量控制,燃气成本核算,同样达到了控制成本,节能降耗的目的。
 1. 发生炉煤气流量检测的特点及对其测量仪表的相应要求
首先,煤气中含有一定的杂质及净度不稳定。发生炉生产出的煤气为热脏煤气,必须经过一系列的冷却及净化工序,才能成为较为洁净的冷煤气,加压外供。而冷煤气中仍含有一定量的油、尘及水汽,而且一旦煤气净化工序出现问题,影响其净化效果,则煤气净度便会下降。这就要求其流量测量仪表对脏污流的敏感程度不高为好。
其次,一般煤气站煤气的输送管管径较粗,其直径大多都在DN500mm以上,这就要求其测量仪表必须满足大管径测量的要求。
另外,煤气属于易燃易爆有毒气体,其输送管道和各连接件处要求密封严格,所以要求所选仪表便于维护,尽量避免较频繁的折装维修。
更为重要的是煤气输送有一定的安全流速限制,这样造成煤气流速低,同时煤气介质脏污,造成煤气测量的极高难度。
2.  煤气流量测量仪表的选择
2.1仪表选择原则
(1)针对煤气站煤气的特点,所选仪表应满足其基本测量要求。
(2)煤气站煤气流量的检测主要是提供企业一个成本估算的依据,所选仪表精度无需太高。
2.2仪表的分析比较和选择
目前工业上常用的流量测量仪表有差压式流量计、速度式流量计、容积式流量计及其它一些如涡街流量计等。容积式流量计一般用于液体流量的测量,不适于煤气测量;速度式流量计一般要求安装于输送液体的竖直管段上,而且仅适于管道通径不可过大的场合,这一点也不符合煤气站煤气流量测量要求;而涡街式流量计用于小通径管道煤气测量还可以,但就一般煤气站大通管道煤气的测量便显得经济性较差。至今煤气站的煤气流量测量仪表大多选用差压式流量计, 其中孔板式流量计较为普及,近几年,随着弯管流量计技术的日益完善和成熟,在大量实际应用中,弯管流量计在发生炉煤气流量检测中显示出了其特有的一些优势。
  2.2.1 孔板式流量计
 (1)孔板式流量计基本原理
当充满管道的流体流经管道内的节流件时,流束将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后产生压差,流体流量越大,产生的压差愈大,因而可依据此压差来计算介质流量。
 (2)节流装置的分类及选用
节流装置按照用途分类,可分为标准节流装置、低雷诺数装置、脏污流用装置、低压损节流装置、临界流节流装置和混相流节流装置等六种。其中脏污流用装置比较适合于煤气流量检测。
脏污流装置包括有园缺孔板、偏心孔板、楔形孔板等。园缺孔板可以避免标准孔板入口处积存脏物,水平安装时,气体中含有的固体污物可以顺利通过;偏心孔板作用与园缺孔板相同,但其流出系数随取压口的位置而变化;楔形孔板同样可以使气体中的固体污物通过。
由以上分析可知,被测量的煤气介质净度不高的问题,脏污流装置的三种节流元件均可解决,但偏心孔板公称直径范围一般在DN50~DN350之间,而楔形孔板公称直径仅在DN25~DN250范围内,若煤气管径合适,可以选用偏心孔板或楔形孔板。但若煤气输送管径较大,则只有选择园缺孔板,其公称管径范围在DN50~DN1500内,只是其测量精度不高,但就煤气站煤气流量测量的性质及作用看,已经能够满足要求了。
  2.2.2 弯管流量计
 (1)弯管流量计基本原理
弯管流量计的传感器是一个具有确定几何尺寸的弯头,当介质流过弯头时由于受到弯头的束缚被迫作类似的圆周运动,介质作圆周运动时产生离心力,使处于弯管传感器内外两侧的取压孔获得一个与介质流速平方成正比的差压值,据此压差衡算出被测介质的流量。
 (2)弯管流量计的分类及选用
弯管流量计根据其安装形式分为L型(九十度,弯头位置安装),Z型(直管段位置安装)。进一步可分为分体式和一体式。
选用时根据煤气介质的特点,水平位置一般选用L型一体式。其他空间位置一般选用Z型一体式,以减少煤气中的水分及脏污成分,对煤气测量的影响。
                      
 
 
 (3)弯管流量计克服结疤和堵塞措施
介质赃污使流量传感器取压孔发生结疤、粘接、堵塞,同样是弯管流量计在发生炉煤气流量测量中面临的棘手问题。弯管传感器在工作中所处的位置和其他的弯头一样,关于弯管传感器的两个取压孔在特别脏污流体的作用下也会产生结疤和堵塞,其堵塞的部位一般在取压孔的根部,因为,从取压孔到差压变送器整个导压管处于盲室的状态,气体在导压管中是不流动的,随着差压值的增减,气体只是在导压口附近作吞吐,煤气介质中的脏污物质容易在导压口附近积存而形成阻塞。在克服结疤和堵塞方面可以采取如下措施:
① 在允许的范围内尽可能加大取压孔的孔径。
② 取压孔连接的根部阀选择三通旋塞阀,该阀门有一个工艺孔,便于对取压孔进行必要的疏通。
如下图,当导压管堵塞时,将三通旋塞阀旋至1-2通,将1端的螺帽拧吓,就可以对堵塞的导压孔进行通堵,非常方便。
   
 
 

 
L型
 
   Z型
 
 
③ 定期用低压蒸汽对取压阀及取压孔进行吹扫、清洗,通过两侧取压孔将低压蒸汽吹入弯管传感器,可以部分清洗传感器对两侧面内壁的结疤,在一定程度上改善弯管传感器的工作状态。
④ 采用法兰式安装,当弯管传感器结疤、堵塞影响正常工作或是不能保证测量精度时,可以将弯管传感器拆下清理。
首先,弯管传感器无任何插入件;其次,对于大孔径的取压孔,相对不太容易结疤和堵塞。所以,虽然在对发生炉煤气测量过程中,结疤和堵塞是所有的流量测量装置都不可避免面临的问题,但是,弯管传感器的抗结疤能力相对较好。
  3. 发生炉煤气流量计的应用
国内大多数选用孔板式流量计的发生炉煤气站,其节流元件大多选用标准孔板,其优点是计算数据成熟,其差压式流量计不经算定便可使用。但使用过程发现,初期运行时问题不大,运行一段时间后,由于煤气净度不够造成标准孔板表面太脏,致使仪表计量误差增大。使用园缺孔板式流量计后,效果较好,计量显示较为稳定,维修次数明显减少。但是因煤气压力一般不高,孔板流量计的压力损失过大,是孔板流量计测量煤气的致命缺点。       
 
 
现在,国内选用弯管流量计的发生炉煤气站越来越多,弯管流量计较孔板式流量计用于发生炉煤气流量检测有诸多优势,主要体现在以下几方面:
(1)无附加阻力损失的节能型流量测量装置。在弯管传感器中没有插入件或者节流件等流量转换环节和元件,我们将作为弯管传感器的标准弯头代替原来安装在管道上的弯头进行流量测量时,不会造成流体的附加阻力损失。
(2)结构简单,流量传感器维护工作量小,保证长期运行的稳定性、准确性。
(3)直管段前5D后2D的较低要求,九十度及直管段安装位置要求较为宽松,
(4)经过长周期运行,其稳定性、灵敏度、准确性不会发生明显变化。
结语
煤气站煤气流量的检测,虽然近几年才开始受到重视,但检测仪表的选用却很重要,选择不当,不但增加煤气站的检修工作量,而且计量不准确会给企业以误导,造成能源的浪费。合理选择煤气流量计,对于企业能耗的控制至关重要,对于企业进行节能降耗的技术改造及完善管理,具有重要的指导意义。