超声波流量计在高炉纯水密闭循环冷却系统中的应用

　　1　引言

　　大型高炉在我国发展较块,装备水平不断提高,炉体砖衬及冷却系统更加先进,如普遍采用软水密闭循环系统,一方面可以节约水耗,另一方面可以提高冷却效果,从而提高高炉寿命。但高炉生产过程中,必须对高炉不同炉龄的操作制度进行调整,而冷却热负荷是一个重要的调整指标。要调整热负荷,必须对高炉作热平衡分析。高炉热平衡分析包括热收入和热支出两项。热支出项中有热损失项,它由炉壳散热、冷却水带走热量及送风围管和支管散热等组成。对于密闭循环水系统的热负荷测试难度比较大,按热负荷定义,热负荷测定需要测定冷却壁水流量和水温差。常规的冷却壁水流量的测量是在排出端用容器和秒表,测量注满容器所用时间的方法实现的,这种方法对于密闭循环系统不适用。因为一旦冷却壁排水敞开时,开口端压力骤降,水流量立即增加,测得的水流量代表不了工况流量,因此,必须采用其它方法进行测量,经反复斟选,采用了美国M31902/T903型超声波流量计进行在线无干扰测量。

　　2　时差法超声波流量计原理

　　M31902/T903是时差法超声波流量计,其原理如下:超声在流体中的传波速度受流体流速的影响。在管道的上下游安装两个传感器A和B,距离为L.设静止流体中的声速为c,流体流动的速度为υ.当超声波传播方向与流体方向一致时,超声波的传播速度为(c+υ);而当超声波传播方向与流体流动方向相反时,超声波的传播速度为(c-υ)。顺流方向传播的超声波从A到B所需时间为t_1：

　　如果超声波与流速方向成一定的角度设其为θ,式(9)可以表示为

　　 只要测出顺流和逆流传播时间t1和t2就能求出υ,进而求出流量。

　　3　M31902/T903型超声波流量计的基本特点

　　此流量计为便携式智能化超声波流量计,一般用于测量洁净、单相的液体(液体中不含大的悬浮颗粒或汽泡)。非插入式,安装快捷,测量时不影响流体流动。

　　主要性能指标如下:

　　(1)流体速度　0~15 m/s;

　　(2)管径　25~3000mm;

　　(3)精度　±0.0152m/s;

　　(4)线性度　刻度的0.1%;

　　(5)重复性　±0.0049m/s;

　　(6)输出　4~20mA DC或12位数字信号;RS-232串行接口;接打印机的6VDC的充电器接口;

　　(7)人机接口　19个轻触键,带背景灯的液晶显示屏;

　　(8)安装要求　流体充满管道,前后各有10D和5D的直管段;

　　(9)安装方式　V,W或Z式。如图1所示。