阿牛巴流量計在煤氣測量中的(de)應用(yòng) 

0 前言
在冶金行業，煤氣作爲重要的(de)二次能源，其瞬時(shí)流量和(hé)累積流量的(de)準确計量，不僅影(yǐng)響著(zhe)相關控制系統的(de)控制效果，而且也(yě)是企業内部市場(chǎng)化(huà)運作、進行成本核算(suàn)的(de)重要依據。在對(duì)煤氣的(de)組分(fēn)、工況進行了(le)分(fēn)析的(de)前提下(xià)，調查總結了(le)其它煤氣流量計量裝置使用(yòng)經驗，安裝了(le)六套在線安裝式一體化(huà)阿牛巴流量計，并以其爲核心組建了(le)煤氣流量檢測系統。經過一年來(lái)的(de)運行，成功的(de)實現了(le)對(duì)全廠煤氣管網的(de)監控和(hé)計量。
    1 問題的(de)提出
    在冶金企業生産中，無論是高(gāo)爐煤氣還(hái)是轉爐煤氣，水(shuǐ)分(fēn)、灰塵等雜(zá)質含量都比較高(gāo)，容易産生凝聚沉積物(wù)。另外煤氣管道管徑大(dà)、運行壓力小，管道内煤氣流速小，流量測量難度大(dà)。雖然孔闆流量計加工安裝簡單，但是其量程比小、精度低、壓損大(dà)，不能滿足煤氣的(de)精确計量。先前使用(yòng)的(de)菱形巴杆由于其抗堵性較差，産生差壓太小，維護時(shí)需停産檢修，影(yǐng)響了(le)正常生産運行，所以也(yě)不能達到要求。
    2 在線安裝式一體化(huà)阿牛巴流量計特點
    該流量計是美(měi)國羅斯蒙特公司産品，采用(yòng)差壓原理(lǐ)檢測流量，非常好的(de)解決了(le)孔闆流量計在大(dà)口徑流量測量上的(de)全部問題。它有以下(xià)特點。
    2.1 T型防堵設計
    該流量計節流件橫斷面擁有獨特的(de)T型防堵設計結構如圖1所示。工作中，流體介質在節流件扁平正面産生一個(gè)高(gāo)壓區(qū)，流體中的(de)顆粒狀雜(zá)質被偏轉繞過高(gāo)壓區(qū)，并流離扁平背面低壓取壓口的(de)滞流區(qū)，顆粒狀雜(zá)質難以堵塞取壓孔，從而減小了(le)在高(gāo)、低壓區(qū)發生堵塞的(de)機率。一些雜(zá)質的(de)吸附對(duì)它的(de)測量精度不會造成在以往其他(tā)各種均速管流量計上的(de)災難性的(de)測量誤差。有資料表明(míng)當流體中不粘性幹燥雜(zá)質含量不大(dà)于6500mg/m3，對(duì)T型阿牛巴流量計幾乎是沒有影(yǐng)響。

圖1 T型防堵設計（白色爲高(gāo)壓區(qū)，蘭色爲低壓區(qū)）
    2.2 槽形取壓孔
    管道内流體在管道橫截面上速度分(fēn)布不均勻的(de)，精确的(de)速度式流量計需要得(de)到流體的(de)正确平均流速。該流量計節流件正面高(gāo)壓側取壓孔爲槽型設計，槽口長(cháng)度跨越整個(gè)煤氣管道橫截面，對(duì)流體的(de)速度取樣達到85%以上，獲得(de)比以往各種形狀節流件流量計12倍以上的(de)流速取樣面積，因而得(de)到平均流速更精确的(de)測量結果、更大(dà)的(de)流量差壓值。

圖2 相對(duì)差壓信号強度（橫坐(zuò)标）
    2.3 在線插入式安裝維護
    安裝時(shí)，在管道上方加裝特殊設計的(de)安裝底座和(hé)隔離閥，然後穿過隔離閥在管道上開孔并安裝一體化(huà)阿牛巴流量計。由于隔離閥的(de)存在，使得(de)安裝維護可(kě)以在不停止煤氣運行的(de)情況下(xià)進行。由于T型阿牛巴流量計的(de)正面高(gāo)壓取壓槽口跨越了(le)整個(gè)管道，在提高(gāo)流體平均測量精度的(de)同時(shí)，也(yě)大(dà)大(dà)降低了(le)T型阿牛巴流量計的(de)安裝要求。允許在X，Y，Z三軸方向上有±5o的(de)偏差，±5o的(de)偏差是人(rén)的(de)眼睛能夠明(míng)顯判斷的(de)，安裝人(rén)員(yuán)更容易的(de)安裝和(hé)調試。
    2.4 實時(shí)動态溫度壓力補償
    一體化(huà)阿牛巴流量計内置了(le)0.065%精度的(de)差壓變送器、0.065%精度的(de)壓力變送器、溫度變送器、高(gāo)速CPU和(hé)大(dà)容量數據存儲器。内置的(de)大(dà)容量數據存儲器儲存了(le)各種流體在不同壓力、溫度下(xià)在計算(suàn)公式中所需要使用(yòng)的(de)物(wù)理(lǐ)數據，包括密度、粘度、氣體常數、壓縮系數、等容比熱(rè)等，根據流體實際變化(huà)的(de)工作壓力、溫度，從數據庫中取出對(duì)應的(de)數據放入補償公式中計算(suàn)。這(zhè)個(gè)流量計算(suàn)公式還(hái)對(duì)管道中心孔在不同溫度、壓力下(xià)的(de)熱(rè)脹冷(lěng)縮等各種影(yǐng)響進行補償計算(suàn)，最大(dà)程度的(de)消除了(le)造成流量測量誤差的(de)因素。
    3 使用(yòng)阿牛巴流量計需注意的(de)問題
    （1）阿牛巴流量計的(de)機械尺寸必須根據需要安裝的(de)管道尺寸量身定做(zuò)，在用(yòng)戶提供的(de)參數中必須包括管道外徑、壁厚、常用(yòng)流量等相關參數，在阿牛巴的(de)制造過程中流量測量範圍的(de)标定是完全根據用(yòng)戶提供的(de)數據計算(suàn)設定的(de)。因此，如果憑經驗和(hé)印象提供流量數據和(hé)管道尺寸，就會造成很大(dà)的(de)測量誤差。
    （2）差壓式均速管流量計産生的(de)差壓信号一般都比較小，最小隻有20～30Pa，均速管流量計産生差壓信号的(de)大(dà)小和(hé)流體工況的(de)雷諾系數密切相關。對(duì)于小于1kPa的(de)差壓測量，特别是小于0.5kPa的(de)差壓，是非常考驗變送器性能的(de)。各種均速管流量計在這(zhè)樣低的(de)流速條件下(xià)K的(de)波動非常大(dà)，影(yǐng)響測量精度。
    （3）在差壓信号采集後，盡量不使用(yòng)引壓管道，以提高(gāo)差壓信号傳遞的(de)信噪比和(hé)減少洩露。我們采用(yòng)了(le)阿牛巴、三閥組和(hé)差壓變送器一體化(huà)的(de)直接安裝方式，徹底減除引壓管、排污閥和(hé)安裝支架等設備。這(zhè)樣，不僅減少了(le)使用(yòng)引壓管道而引起的(de)洩露，差壓信号失真等問題，而且降低了(le)成本，提高(gāo)了(le)精度。   
    4 使用(yòng)效果
    在線式一體化(huà)阿牛巴流量計在河(hé)南(nán)豫光(guāng)鋅業有限公司安裝投運一年多(duō)來(lái)，經過生産實踐、對(duì)比實驗和(hé)數據統計，證明(míng)在該廠管道煤氣測量中效果明(míng)顯。
    4.1 低流速流量得(de)以測量
    至“煤氣發電”的(de)煤氣管道管徑1500mm，最大(dà)流量70000Nm3/h，常用(yòng)流量45000Nm3/h，使用(yòng)某Bar型流量計根本測不出流量。使用(yòng)一體化(huà)阿牛巴流量計，實際應用(yòng)中瞬時(shí)流量最小可(kě)測量到18000Nm3/h。
    4.2 減少堵塞發生幾率
    由開始使用(yòng)至今，僅“6#高(gāo)爐”出口處安裝的(de)阿牛巴流量計，因意外原因緻使該流量計出現一次堵塞，流量測量值由正常100000Nm3/h減小到75000Nm3/h，經在線清理(lǐ)後至今工作正常。
    4.3 在線安裝維護不影(yǐng)響生産
    使用(yòng)其它流量計，需要停止管道煤氣的(de)運行，影(yǐng)響正常生産。在線安裝式一體化(huà)阿牛巴流量計則徹底解決了(le)該問題，對(duì)在線安裝式一體化(huà)阿牛巴流量計進行安裝維護時(shí)，可(kě)以切斷隔離閥，确保煤氣無洩露，實現安全連續生産。
    5 孔闆流量計專家點評：
    綜上所述，在選擇流量測量裝置時(shí)，不僅要依據理(lǐ)論知識，更要分(fēn)析實際的(de)工藝狀況和(hé)介質特性，選擇适合該工況的(de)檢測裝置。一體化(huà)阿牛巴流量計自安裝運行一年多(duō)，煤氣測量、計量精度大(dà)幅度提高(gāo)，取得(de)了(le)良好的(de)經濟效益，證明(míng)了(le)其在雜(zá)質含量高(gāo)的(de)煤氣測量中的(de)可(kě)靠性。該煤氣計量系統爲整個(gè)濟源鋼鐵集團的(de)煤氣能源核算(suàn)，以及生産調度，産生了(le)良好的(de)效果。