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電容式靶式流量計在煤氣站發(fā)生爐煤氣流量測量應用
摘要: 目前,,機械、冶金,、建材,、陶瓷行業(yè)的許多企業(yè),,大多都建有自己的煤氣站,產出的煤氣供其加熱或燒制產品燃用,。煤氣站中針對煤氣的熱工測量儀表較多,,其中煤氣溫度和壓力的檢測一直備受設計單位及建站企業(yè)的重視,因為這兩項指標直接關系系列煤氣發(fā)生爐爐況的控制和煤氣的質量,。
Abstract:
Key words :

目前,,機械、冶金,、建材,、陶瓷行業(yè)的許多企業(yè),大多都建有自己的煤氣站,,產出的煤氣供其加熱或燒制產品燃用,。煤氣站中針對煤氣的熱工測量儀表較多,其中煤氣溫度和壓力的檢測一直備受設計單位及建站企業(yè)的重視,,因為這兩項指標直接關系系列煤氣發(fā)生爐爐況的控制和煤氣的質量,。近幾年,由于市場經濟的沖擊,,各企業(yè)紛紛開始注意降低能耗,,最大限度地減少其產出成本,于是煤氣流量的檢測也開始受到同樣的重視,。企業(yè)通過對煤氣流量的計量,,核算出生產單位體積煤氣所消耗的燃料,、原料和動力量,從而估算出煤氣生產成本,,以便進行經濟核算,。用氣單位、部門的煤氣計量控制,,燃氣成本核算,,同樣達到了控制成本,節(jié)能降耗的目的,。
1. 發(fā)生爐煤氣流量檢測的特點及對其測量儀表的相應要求首先,,煤氣中含有一定的雜質及凈度不穩(wěn)定。發(fā)生爐生產出的煤氣為熱臟煤氣,,必須經過一系列的冷卻及凈化工序,,才能成為較為潔凈的冷煤氣,加壓外供,。而冷煤氣中仍含有一定量的油,、塵及水汽,而且一旦煤氣凈化工序出現問題,,影響其凈化效果,,則煤氣凈度便會下降。這就要求其流量測量儀表對臟污流的敏感程度不高為好,。
其次,,一般煤氣站煤氣的輸送管管徑較粗,其直徑大多都在DN500mm 以上,,這就要求其測量儀表必須滿足大管徑測量的要求,。
另外,煤氣屬于易燃易爆有毒氣體,,其輸送管道和各連接件處要求密封嚴格,,所以要求所選儀表便于維護,盡量避免較頻繁的折裝維修,。
更為重要的是煤氣輸送有一定的安全流速限制,,這樣造成煤氣流速低,同時煤氣介質臟污,,造成煤氣測量的難度,。
2. 煤氣流量測量儀表的選擇
2.1 儀表選擇原則
(1)針對煤氣站煤氣的特點,所選儀表應滿足其基本測量要求,。
(2)煤氣站煤氣流量的檢測主要是提供企業(yè)成本核算的依據,,所選儀表精度也應達到要求。
2.2 儀表的分析比較和選擇
目前工業(yè)上常用的流量測量儀表有差壓式流量計,、速度式流量計,、容積式流量計及其它一些如渦街流量計等新型流量計,。容積式流量計一般用于液體流量的測量,不適于煤氣測量,;速度式流量計一般要求安裝于輸送液體的豎直管段上,,而且僅適于管道通徑不可過大的場合,這一點也不符合煤氣站煤氣流量測量要求,;而渦街式流量計用于小通徑管道煤氣測量還可以,,但就一般煤氣站大通管道煤氣的測量便顯得經濟性較差。至今煤氣站的煤氣流量測量儀表大多選用差壓式流量計,, 其中孔板式流量計較為普及,。
近幾年,隨著電容靶式流量計技術的日益完善和成熟,,在大量實際應用中,,電容靶式流量計在發(fā)生爐煤氣流量檢測中顯示出了其特有的一些優(yōu)勢。
2.2.1 孔板式流量計

(1)孔板式流量計基本原理

當充滿管道的流體流經管道內的節(jié)流件時,,流束將在節(jié)流件處形成局部收縮,,因而流速增加,,靜壓力降低,,于是在節(jié)流件前后產生壓差,流體流量越大,,產生的壓差愈大,,因而可依據此壓差來計算介質流量。

(2)節(jié)流裝置的分類及選用

節(jié)流裝置按照用途分類,,可分為標準節(jié)流裝置,、低雷諾數裝置、臟污流用裝置,、低壓損節(jié)流裝置,、臨界流節(jié)流裝置和混相流節(jié)流裝置等六種。其中臟污流用裝置比較適合于煤氣流量檢測,。

臟污流裝置包括有園缺孔板,、偏心孔板、楔形孔板等,。園缺孔板可以避免標準孔板入口處積存臟物,,水平安裝時,氣體中含有的固體污物可以順利通過,;偏心孔板作用與園缺孔板相同,,但其流出系數隨取壓口的位置而變化;楔形孔板同樣可以使氣體中的固體污物通過,。

由以上分析可知,,被測量的煤氣介質凈度不高的問題,,臟污流裝置的三種節(jié)流元件均可解決,但偏心孔板公稱直徑范圍一般在DN50~DN350 之間,,而楔形孔板公稱直徑僅在DN25~DN250范圍內,,若煤氣管徑合適,可以選用偏心孔板或楔形孔板,。但若煤氣輸送管徑較大,,則只有選擇園缺孔板,其公稱管徑范圍在DN50~DN1500 內,,只是其測量精度不高,,量程比窄。

2.2.2 電容靶式流量計

(1)電子靶量計基本原理

電容靶式流量計是在管道中間插入一個圓形或方形的阻流件(靶),,當介質在測量管中流動時,,因其自身的動能通過阻流件(電子靶)時對阻流件有一作用力,其作用力的大小與介質流速的平方成正比,,其數學方式表達如下:

F=CdAP·V2/2………………⑴

式中:F ——阻流件所受的作用力(Kg)
Cd——物體阻力系數
A ——阻流件對測量管軸向投影面積(mm2)
P ——工況下介質密度(Kg/m3)
v ——介質在測量管中的平均流速(m/s)

阻流件(電子靶)接受的作用力F,,經剛性連接的傳遞件(測桿)傳至電容力傳感器,電容力傳感器產生電壓信號輸出:

V=KF………………⑵

式中: V——電容力傳感器輸出的電壓(mV), K——比例常數, F——阻流件(電子靶)所受的作用力(Kg)

由此,,此電壓信號經前置放大,、AD 轉換及計算機處理后,即可得到相應的瞬時流量和累積總量,。

(2)電容靶式流量計優(yōu)勢

·無可動部件,,防堵塞,抗過載,,拆卸方便
·壓力損失小,,僅為標準孔板的1/2△P 左右
·插入式結構,安裝簡單,,無須笨重的殼體,,節(jié)省費用
·計量準確,精度可達到0.2%
·傳感器不與被測介質接觸,不存在零部件磨損,使用安全可靠
·具有多種安裝方式供選擇,,如選擇在線插入式,,安裝費用低;在線拆卸式主干管網無須停車
·具有一體化溫度,、壓力補償,,直接輸出質量或標方
·具有可選小信號切除、非線性修正,、濾波時間可選擇
·能準確測量各種常溫,、高溫500 度、低溫-200 度工況下的氣體,、液體流量
·重復性好,,一般為0.05~0.08%,,測量快速
·抗干擾,抗雜質能力特強
·抗震動性強,,一定范圍內可測脈動流

3. 發(fā)生爐煤氣流量計的應用

國內大多數選用孔板式流量計的發(fā)生爐煤氣站,,其節(jié)流元件大多選用標準孔板,其優(yōu)點是計算數據成熟,,其差壓式流量計不經算定便可使用,。但運行一段時間后,由于煤氣凈度不夠造成標準孔板表面太臟,,致使儀表計量誤差增大,,甚至導致取壓孔堵塞。而且因為煤氣壓力一般不高,,孔板流量計的壓力損失過大,,是孔板流量計測量煤氣的致命缺點。

現在,,國內選用電容靶式流量計的發(fā)生爐煤氣站越來越多,,電容靶式流量計較孔板式流量計用于發(fā)生爐煤氣流量檢測有諸多優(yōu)勢,主要體現在以下幾方面:

(1)壓損僅為標準孔板的1/2,;
(2)無可動部件,,結構牢固,安裝使用簡單,;
(3)抗干擾,、干雜質能力強,;
(4)經過長周期運行,,其穩(wěn)定性、靈敏度,、準確性不會發(fā)生明顯變化,;
(5)具有一體化溫度、壓力補償,,直接輸出標準方,。

總結
煤氣站煤氣流量的檢測,雖然近幾年才開始受到重視,,但檢測儀表的選用卻很重要,,選擇不當,不但增加煤氣站的檢修工作量,,而且計量不準確會給企業(yè)以誤導,,造成能源的浪費。合理選擇煤氣流量計,,對于企業(yè)能耗的控制至關重要,,對于企業(yè)進行節(jié)能降耗的技術改造及完善管理,,具有重要的指導意義。

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