超声波气体流量计在非固定组分的混合气体流量测量中的应用

　　1问题的提出

　　在冶金工业企业中，煤气的流量测量尤其是非固定组分的混合煤气的流量测量，一直是工业流量测量领域中的难点。由于混合煤气的组分比较复杂，而且颗粒状和粘稠状杂质较多，造成煤气的流量检测比较困难。

　　我国现有大管道煤气计量仪表主要采用节流装置测量，从应用角度看，节流装置有其优势，如原理及理论研究成熟、标准化程度高、结构简单等，但用于检测煤气流量，由于测量介质脏污等原因，经常造成取压管堵塞等故障，造成数据失准。而且由于工艺条件发生变化等原因，将会导致混合煤气的混合比随时发生改变，而高炉、焦炉、转炉煤气的密度、动力粘度和热传导系数等热力学性质不尽相同，因而造成混合煤气的密度、热传导系数等热力学参数也不断发生改变。因此混合煤气的混合比发生变化同样会造成较大的测量误差。

　　针对在节流装置中混合气体混合比变化的问题，我们曾考虑采用修正的方法解决，修正公式为(混合煤气按焦炉、高炉、转炉3种煤气混合比1:1:1的比例计算;公式中未考虑介质湿度的影响):

　　式中:

　　Q’为修正后混合煤气实际体积流量;

　　Q为修正前体积流量;

　　p，、pZ、p，为各组分密度;

　　Q，、QZ、Q，为实际运行时各组分气体实际流量;

　　P为设计绝对压力;

　　T为设计绝对温度;

　　P，为实际工作绝对压力;

　　T，为实际工作绝对温度。

　　但是在济钢球团厂的实际应用中，由于煤气混合站与球团厂的距离较远，单一煤气的流量信号的传输比较困难，在竖炉生产过程中难以实现混合煤气流量检测的在线修正，因此导致煤气流量数据经常失准，无法起到正确指导球团竖炉生产的作用。因此我们在济钢球团厂3#竖炉应用了两台超声波气体流量计，解决此问题，同时也解决了节流装置中取压管易堵的问题。

　　2超声波气体流量计测量原理及特点

　　(1)概述

　　超声波流量计通过在煤气管道中测量顺流和逆流方向超声波的传播时间，再经过计算得出煤气的流速。煤气的流量则可以通过对煤气流速、管径，以及用雷诺数对流体进行动力学方面的校正后得到。

　　(2)测量原理

　　在管道中斜装一对超声波传感器，两个传感器之间的距离为超声波的传播声程。超声波在两个传感器之间的顺流和逆流传播时间分别表示为:

　　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，IT1}S }