锥型流量计在煤气厂的应用

　　0　概述

　　昆明焦化制气厂焦炉煤气计量主要测点有:焦炉回炉煤气、锅炉煤气掺烧、管式炉用煤气和城市外供煤气等,此外,还有发生炉煤气计量和节假日掺加到煤气中的石油液化气计量。焦炉煤气过去一直使用标准孔板、均速管进行计量。使用过程中主要存在以下几方面的问题:(1)焦炉煤气脏,孔板容易污染,由于连续生产不能拆除孔板进行清洗,影响系统测量精度;(2)焦炉煤气脏,仪表导压管易堵,必须定期用蒸汽吹扫仪表导压管,否则就会影响测量精度,甚至系统不能正常运行;(3)煤气中所夹带的蒸汽或水雾,当温度降低时凝结成水,在管道中很难排除,影响系统测量精度。(4)直管段要求长,煤气管道口径通常比较大,要保证流量测量准确的20~40D直管段很难满足。(5)量程比小,仅为3∶1,例如因城市煤气用量高峰或低谷时要求输送煤气量的不同,出厂煤气计量的输送量在一天内的变动超过10∶1,孔板因量程比小就达不到使用要求。

　　1　锥形流量计测量原理

　　锥形流量计与其它差压流量计一样,都是基于密闭管道中能量转换的伯努利定理进行测量,即对理想流体,介质的流速与差压的平方根成正比。当介质以一定的流速迎着锥尖方向流过时,由于锥体的节流作用,会使锥体下游形成低压区,通过锥体上游管壁取高压P1,管壁与锥体尾部连通的空心管取低压P2,送到差压变送器测出差压值ΔP,见图1,根据伯努利方程,可计算出体积流量qv。

　　式中,K为仪表系数;ε为气体膨胀系数;ρ为流体工作密度。

　　因为管壁摩擦力减小了流过管壁的流体速度,所以在管道中流速分布为:在管壁处流速接近零,愈靠近管线中心流速愈大,在管线中心处流速最大。而当流体流过锥形流量计时,因锥形流量计是通过在管线中心悬挂一个锥形体来节流,锥体直接与流体高速中心部分相互作用,迫使管线中心的高速流体与接近管壁的低速流体均匀化,即两者的流速趋于一致。

　　与各种节流装置的结构比较,标准孔板是流体在管道中心突然收缩,不仅阻力损失大,而且加剧了流体流速分布的不均匀性,管道边缘阻断,脏污介质聚集在标准孔板前后;文丘里管(和标准孔板一样仍然是标准节流装置的一种)则是在管道中心逐渐收缩,虽然流体流速分布的不均匀性仍然存在,但阻力损失稍有降低,脏污介质聚集的情况有所改善,只是制作困难;环形孔板是在管道中心置一圆盘,而管道边缘则可流通,即从标准孔板的管道中心突然收缩转变为管道边缘突然收缩,因而可使管道内流速均匀化,可使脏污介质不致聚集在环形孔板前后;而锥形流量计是在管道中心置一圆锥,它的结构是管道边缘逐渐收缩,阻力损失小,且可使管道内流速均匀化,使脏污介质不致聚集在环形孔板前后。由此得出结论:锥形流量计是节流装置发展过程中一系列革新的必然结果,见图2。