煤氣流量計測量高爐煤氣

 高爐煤氣具有管徑大、流速低、粉塵大、易堵塞等特點，其流量用常規裝置測量效果不盡理想。近來，一種新型煤氣流量計———煤氣流量計采用獨特的結構設計，在高爐煤氣流量測量中取得了不少進展。本文對煤氣流量計的基本原理和應用于高爐煤氣測量的突出優點進行了分析，并給出了安裝使用時的一些建議。
1前言
    在冶金企業中，高爐煤氣等含雜質煤氣的測量相當普遍。但是由于其具有管徑大（可至2m-3m）、流速低、粉塵多、易堵塞等特點，準確測量煤氣流速較為困難。常見的測量裝置有標準孔板、圓缺孔板和文丘利管。用孔板測量時，盡管理論與實際應用資料豐富，但實際應用中仍有容易堵塞、流量系數長期穩定性差（漂移可超過20%）、壓損大（可達40%-80%△P ）、維修工作量人等問題。文丘利管盡管壓力損失有所減小（15%-29%△P ），但仍不能從根木上解決防堵問題，而且安裝制作麻煩。由于這些缺點，造成有些煤氣流量測量不準，有時測量值僅能供參考。又因煤氣運行壓力一般較低，節流裝置時間一長，堵塞、結垢非常厲害，嚴重時甚至影響工藝設備運行。
    近來一種新型流量計—煤氣流量計，采用獨特的彈頭形結構設計，保證了探頭的高強度、低壓損 （2%~15%△P）和實現本質防堵，在高爐煤氣測量中取得了較大進展。下面對其基本原理和特點以及用于高爐煤氣測量的優越性進行分析，并給出安裝使用時的一些建議。
2煤氣流量計原理及特點
    煤氣流量計是均速管流量計的一種，非常適合大管道氣體的流量測量。它的探頭是一種差壓、速率平均式流量傳感器。它通過傳感器在流體中所產生的差壓進行氣體流量測量，其取壓方式如圖1.    煤氣流量計在高、低壓區按一定準則排布多對取壓孔，通過所得差壓準確地檢測流體的平均流速，其流量和差壓的關系滿足下式:

式中:Q——體積流量;
     K——流體系數;
     C——流體常數在特定流體條件下是常數）;
     △P——差壓。
 煤氣流量計采用了根據空氣動力學原理設計的彈頭形探頭，其工作原理如圖2所示。

    煤氣流量計這種獨特的結構設計，使得探頭所受到的牽引力zui小，并且流體與探頭的分離點固定。低壓孔取在探頭側后兩邊、探頭與流體分離點之前，既避免了低壓孔受渦流影響，又避免了低壓孔被堵，使信號穩定、。探頭采用前部表面粗糙處理和防淤槽，這樣，無論對高速還是低速流體，都會產生穩流邊界層，使其達到降低牽引力和渦街脫洛力的目的，并在很寬的范圍內保證了的流量系數。它的流量系數K在一個相當大的范圍內是常量，不受雷諾數、節流面積比的影響。煤氣流量計從理論上建立了K值的分析模型，精度可達±1%，且經大量測試證明，實測值和理論值之間的偏差在±0.5%以內。
    煤氣流量計的測量精度可達±1.0%，重復性達±0.1%，它還能夠保證精度的長期穩定，因為其不受磨損、污垢和油污的影響，結構上沒有可移動部件，從設計上排除了堵塞現象的發生。
    流量計探頭的發展經歷了圓形、鉆石形、機翼形、彈頭形等幾種形式，但除彈頭形的煤氣探頭外，其他幾種類型的流量計探頭均未能勝任含雜質煤氣的測量。這是因為其他類型的流量計探頭在設計時忽略了臨界流體的流動情況和空氣動力學原理，存在著取壓孔易堵塞、信號波動大、精度不高、受流體牽引力影響大等缺點，從而使其應用范圍受到很大的限制。
3測量高爐煤氣的優點
    同孔板等常規流量裝置相比，煤氣流量計用于高爐煤氣的測量時，有著很大的優越性:
      1）探頭具有優越的防堵設計。彈頭截面的探頭能夠產生的壓力分布，固定的流體分離點位于探頭側后兩邊。流體分離之前的低壓側取壓孔，可以生成穩定的差壓信號，并有效防堵，內部一體化結構能避免信號滲漏，提高探頭結構強度，保持長期高精度。
      2）結構簡單，安裝方便，可在線開孔插拔。高爐煤氣管線停產機會少，選用在線插拔式的結構，給安裝和維護帶來了極大方便。
      3）煤氣流量計直管段要求較低。高爐煤氣管徑一般較大，有時難以滿足標準直管段要求。煤氣流量計在較低的直管段要求下，前7D后3D仍能保證1%的測量精度，zui小直管段要求為彎管后2D.
      4）壓力損失很小。煤氣流量計采用非收縮節流設計，比孔板的*壓力損失至少降低95%以上。例如，在直徑為1 000mm的管道上，煤氣壓力為12kPa，用圓缺孔板測量時，其zui大壓力損失竟達6kPa，極有可能影響用戶點壓力。而用威力巴流量計，壓損僅有20Pa左右，其影響完全可以忽略不計。高爐煤氣壓力較低，管道上壓力一般在lOkPa左右，而用戶熱風爐、燒結機等）點壓力也只有6kPa-8kPa，因此減少節流件的壓力損失非常重要。
4應用建議
    煤氣流量計一般都有供方技術人員現場指導安裝，但在開始設計和日常使用時仍應注意以下問題:
      1）選型時務必提供準確的工藝參數，如流量、煤氣成分、含塵量、溫度、壓力、濕度等參數。這一點對于選用任何類型的差壓式煤氣流量計都非常重要。
      2）要配用質量較好的變送器。同其他流量計一樣，煤氣流量計用于煤氣測量時差壓值較小，一般在20OPa-2 000Pa之間，有時需要配用微差壓變送器，因此變送器的好壞直接影響到輸出信號的穩定性，目前廣泛使用的EJA. 3051. 1151等變送器均可滿足測量要求。
      3）連續工作的煤氣流量計從根本上杜絕了堵塞的可能，但當系統頻繁開停機或管道處于停產時，仍有可能發生堵塞，此時應注意及時采取有效的防護措施。
      4）盡管煤氣流量計維修簡便，但是為了保證其使用效果更好，作為一次取源部件，仍建議對其進行定期維護，有條件者亦可加入反吹管路。