靶式流量計在煤氣流量測量的應用

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，zui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*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。