超声波流量计在煤气计量中的应用

　　在工业生产中,经常需要精确计量和控制液体的流速和流量。焦炉煤气由于冷却、净化等原因,总是含有一定的杂质,高炉煤气也含有较多的杂质。寻找适合于各类煤气的计量仪表始终是困扰企业的技术难题。随着现代化生产技术的发展和自动化管理水平的提高,企业对气体测量要求越来越高。

　　济钢作为国内大型钢铁企业,能源计量的重要性十分突出。为了煤气的综合利用,经过多年论证实践,在济钢煤气流量测量中采用了WZ-2188超声波气体流量计,取得了较好的效果。

　　1　超声波流量计的测量原理[1]

　　目前,各工业部门普遍采用传统的接触式流量计,如孔板、涡街、涡轮和威力巴等流量计测量气体流量,均不同程度地受到压力、磨损、腐蚀、污染的影响,同时安装时要破坏管道,并不能很好地满足各工业部门对煤气流量的测量要求。而超声流量计具有安装方便、省时省力,尤其是非接触式测量方式具有诸多的优点。

　　超声波流量计是利用超声波在管道中的传播时间原理而来实现流量测量的。气体流量则通过流速、管道截面积以及雷诺数等得到。根据信号检测的方式,大致可分为超声波传播速度法(脉冲时间差法、相位差法、频率差法)、超声多普勒法、波束偏移法等。WZ-2188超声波气体流量计工作原理如图1所示。

　　在管道上斜装一对超声波换能器A和B,两个换能器之间的距离为超声波的传播声程。超声波在两个换能器之间的顺流传播时间和逆流传播时间分别为:

　　依据ts和tn表达式,求得沿声程上的线平均流速:

　　式中:c为超声波在静止气体中的传播速度,随气体性质变化而变化;v为气体的流速;θ为超声波声程L与管道轴线之间的夹角。

　　可以看出,因采用直接的动力学原理进行测量,无任何假定条件,气体流速仅与测量参数(1/ts-1/tn)有关,与气体本身性质无关,即不受气体种类、成分、密度、温度等影响。

　　2　超声波流量计的功能特性

　　2·1　节约能源

　　该仪表的换能器安装在流量管道的外表面(如图1),不接触流体,所以不干扰流场,没有压力损失,因此是一种比较理想的节能仪表。特别是在大流量计量时,节能效益更加显著。

　　2·2　解决流量测量的难题

　　由于超声波流量计是非接触式仪表,所以,除用于测量水、石油等一般介质外,还能对强腐蚀介质、非导电介质、易爆和放射性介质进行流量测量,而且不受流体的压力、温度、粘度、密度的影响。

　　2·3　仪器性能

　　WZ-2188超声波气体流量计是以先进的CPU为核心,辅以大规模集成电路和图形液晶显示器的新型智能仪表。其最大的优点是:高精度;高稳定性;耐用可靠;适用性强;维护简单;使用寿命长;它无活动部件,不影响气流运动,不会造成气体压力的损失。它的测量原理采用直接的物理计算公式,不受气体本身性质的影响。