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電子靶流量計在煤氣流量測量中的應用

來源:江蘇儀表集團   2009年02月25日 15:55  

目前,機械、冶金、建材、陶瓷行業(yè)的許多企業(yè),大多都建有自己的煤氣站,產(chǎn)出的煤氣供其加熱或燒制產(chǎn)品燃用。煤氣站中針對煤氣的熱工測量儀表較多,其中煤氣溫度和壓力的檢測一直備受設計單位及建站企業(yè)的重視,因為這兩項指標直接關系系列煤氣發(fā)生爐爐況的控制和煤氣的質(zhì)量。近幾年,由于市場經(jīng)濟的沖擊,各企業(yè)紛紛開始注意降低能耗,zui大限度地減少其產(chǎn)出成本,于是煤氣流量的檢測也開始受到同樣的重視。企業(yè)通過對煤氣流量的計量,核算出生產(chǎn)單位體積煤氣所消耗的燃料、原料和動力量,從而估算出煤氣生產(chǎn)成本,以便進行經(jīng)濟核算。用氣單位、部門的煤氣計量控制,燃氣成本核算,同樣達到了控制成本,節(jié)能降耗的目的。

 1. 發(fā)生爐煤氣流量檢測的特點及對其測量儀表的相應要求

首先,煤氣中含有一定的雜質(zhì)及凈度不穩(wěn)定。發(fā)生爐生產(chǎn)出的煤氣為熱臟煤氣,必須經(jīng)過一系列的冷卻及凈化工序,才能成為較為潔凈的冷煤氣,加壓外供。而冷煤氣中仍含有一定量的油、塵及水汽,而且一旦煤氣凈化工序出現(xiàn)問題,影響其凈化效果,則煤氣凈度便會下降。這就要求其流量測量儀表對臟污流的敏感程度不高為好。
其次,一般煤氣站煤氣的輸送管管徑較粗,其直徑大多都在DN500mm以上,這就要求其測量儀表必須滿足大管徑測量的要求。
另外,煤氣屬于易燃易爆有毒氣體,其輸送管道和各連接件處要求密封嚴格,所以要求所選儀表便于維護,盡量避免較頻繁的折裝維修。
更為重要的是煤氣輸送有一定的安全流速限制,這樣造成煤氣流速低,同時煤氣介質(zhì)臟污,造成煤氣測量的難度。

2.  煤氣流量測量儀表的選擇

2.1儀表選擇原則
(1)針對煤氣站煤氣的特點,所選儀表應滿足其基本測量要求。
(2)煤氣站煤氣流量的檢測主要是提供企業(yè)成本核算的依據(jù),所選儀表精度也應達到要求。
2.2儀表的分析比較和選擇
目前工業(yè)上常用的流量測量儀表有差壓式流量計、速度式流量計、容積式流量計及其它一些如渦街流量計等新型流量計。容積式流量計一般用于液體流量的測量,不適于煤氣測量;速度式流量計一般要求安裝于輸送液體的豎直管段上,而且僅適于管道通徑不可過大的場合,這一點也不符合煤氣站煤氣流量測量要求;而渦街式流量計用于小通徑管道煤氣測量還可以,但就一般煤氣站大通管道煤氣的測量便顯得經(jīng)濟性較差。至今煤氣站的煤氣流量測量儀表大多選用差壓式流量計, 其中孔板式流量計較為普及。
       近幾年,隨著電子靶流量計技術(shù)的日益完善和成熟,在大量實際應用中,電子靶流量計在發(fā)生爐煤氣流量檢測中顯示出了其*的一些優(yōu)勢。

  2.2.1 孔板式流量計
 (1)孔板式流量計基本原理
當充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時,流束將在節(jié)流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生壓差,流體流量越大,產(chǎn)生的壓差愈大,因而可依據(jù)此壓差來計算介質(zhì)流量。
 (2)節(jié)流裝置的分類及選用
節(jié)流裝置按照用途分類,可分為標準節(jié)流裝置、低雷諾數(shù)裝置、臟污流用裝置、低壓損節(jié)流裝置、臨界流節(jié)流裝置和混相流節(jié)流裝置等六種。其中臟污流用裝置比較適合于煤氣流量檢測。
臟污流裝置包括有園缺孔板、偏心孔板、楔形孔板等。園缺孔板可以避免標準孔板入口處積存臟物,水平安裝時,氣體中含有的固體污物可以順利通過;偏心孔板作用與園缺孔板相同,但其流出系數(shù)隨取壓口的位置而變化;楔形孔板同樣可以使氣體中的固體污物通過。
由以上分析可知,被測量的煤氣介質(zhì)凈度不高的問題,臟污流裝置的三種節(jié)流元件均可解決,但偏心孔板公稱直徑范圍一般在DN50~DN350之間,而楔形孔板公稱直徑僅在DN25~DN250范圍內(nèi),若煤氣管徑合適,可以選用偏心孔板或楔形孔板。但若煤氣輸送管徑較大,則只有選擇園缺孔板,其公稱管徑范圍在DN50~DN1500內(nèi),只是其測量精度不高,量程比窄。

  2.2.2 電子靶流量計
 (1)電子靶量計基本原理
電子靶流量計是在管道中間插入一個圓形或方形的阻流件(靶),當介質(zhì)在測量管中流動時,因其自身的動能通過阻流件(電子靶)時對阻流件有一作用力,其作用力的大小與介質(zhì)流速的平方成正比,其數(shù)學方式表達如下:
      F=CdAP·V2/2………………⑴

式中:F ——阻流件所受的作用力(Kg)
      Cd——物體阻力系數(shù)
      A ——阻流件對測量管軸向投影面積(mm2)
      P ——工況下介質(zhì)密度(Kg/m3)
      v ——介質(zhì)在測量管中的平均流速(m/s)

阻流件(電子靶)接受的作用力F,經(jīng)剛性連接的傳遞件(測桿)傳至電容力傳感器,電容力傳感器產(chǎn)生電壓信號輸出:

      V=KF………………⑵

   式中: V——電容力傳感器輸出的電壓(mV), K——比例常數(shù) ,   F——阻流件(電子靶)所受的作用力(Kg)
   由此,此電壓信號經(jīng)前置放大、AD轉(zhuǎn)換及計算機處理后,即可得到相應的瞬時流量和累積總量。

(2)電子靶流量計優(yōu)勢
·無可動部件,防堵塞,抗過載,拆卸方便
·壓力損失小,僅為標準孔板的1/2△P左右
·插入式結(jié)構(gòu),安裝簡單,無須笨重的殼體,節(jié)省費用
·計量準確,精度可達到0.2%
·傳感器不與被測介質(zhì)接觸,不存在零部件磨損,使用安全可靠
·具有多種安裝方式供選擇,如選擇在線插入式,安裝費用低;在線拆卸式主干管網(wǎng)無須停車
·具有一體化溫度、壓力補償,直接輸出質(zhì)量或標方
·具有可選小信號切除、非線性修正、濾波時間可選擇
·能準確測量各種常溫、高溫500度、低溫-200度工況下的氣體、液體流量
·重復性好,一般為0.05~0.08%,測量快速
·抗干擾,抗雜質(zhì)能力特強
·抗震動性強,一定范圍內(nèi)可測脈動流

   3. 發(fā)生爐煤氣流量計的應用
國內(nèi)大多數(shù)選用孔板式流量計的發(fā)生爐煤氣站,其節(jié)流元件大多選用標準孔板,其優(yōu)點是計算數(shù)據(jù)成熟,其差壓式流量計不經(jīng)算定便可使用。但運行一段時間后,由于煤氣凈度不夠造成標準孔板表面太臟,致使儀表計量誤差增大,甚至導致取壓孔堵塞。而且因為煤氣壓力一般不高,孔板流量計的壓力損失過大,是孔板流量計測量煤氣的致命缺點。
現(xiàn)在,國內(nèi)選用電子靶流量計的發(fā)生爐煤氣站越來越多,電子靶流量計較孔板式流量計用于發(fā)生爐煤氣流量檢測有諸多優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在以下幾方面:
         (1)壓損僅為標準孔板的1/2;
         (2)無可動部件,結(jié)構(gòu)牢固,安裝使用簡單;
         (3)抗干擾、干雜質(zhì)能力強;
         (4)經(jīng)過長周期運行,其穩(wěn)定性、靈敏度、準確性不會發(fā)生明顯變化;
         (5)具有一體化溫度、壓力補償,直接輸出標準方。

總結(jié)

煤氣站煤氣流量的檢測,雖然近幾年才開始受到重視,但檢測儀表的選用卻很重要,選擇不當,不但增加煤氣站的檢修工作量,而且計量不準確會給企業(yè)以誤導,造成能源的浪費。合理選擇煤氣流量計,對于企業(yè)能耗的控制至關重要,對于企業(yè)進行節(jié)能降耗的技術(shù)改造及完善管理,具有重要的指導意義。

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