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差壓式流量計(jì)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用
閱讀：954 發(fā)布時(shí)間：2012-8-8差壓式流量計(jì)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的應(yīng)用
標(biāo)準(zhǔn)型是指只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無(wú)需實(shí)流校準(zhǔn)即可確定輸出信號(hào)（差壓）與流量的關(guān)系，并估算其測(cè)量誤差[1]。由于它有標(biāo)準(zhǔn)ISO5167支持，不需標(biāo)定可直接使用。其研究資料及生產(chǎn)實(shí)踐的積累極其豐富，至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之相比。全部單相流體，包括液體、氣體、蒸汽皆可測(cè)量，部分混相流，如氣固、氣液、液固等也可應(yīng)用，基本上能滿足一般生產(chǎn)過程各種管徑的計(jì)量要求。與之配合的差壓變送器有金屬膜片電容式、陶瓷片電容式、擴(kuò)散硅式和單晶硅諧振式等，普遍為小型化、智能型。特別是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的一體化標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴等廣泛采用EJA、ABB等寬量程變送器配無(wú)紙記錄儀或流量計(jì)算機(jī)，有完善的補(bǔ)償功能，使測(cè)量在精度、抗干擾性能以及適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境等方面都有其它儀表不能比擬的優(yōu)勢(shì)。其zui大缺點(diǎn)是壓損大，運(yùn)行成本高及要求直管道長(zhǎng)度長(zhǎng)、測(cè)量范圍度窄等。
貿(mào)易結(jié)算采用有、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的儀表
隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，企業(yè)內(nèi)部降成本的要求越來(lái)越高，因而對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)越來(lái)越“斤斤計(jì)較”。一旦發(fā)生計(jì)量異議，有標(biāo)準(zhǔn)支持的儀表數(shù)據(jù)在解決計(jì)量異議方面有性。如企業(yè)外購(gòu)的天然氣計(jì)量，供方采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，企業(yè)也在入口裝同樣流量?jī)x表，盡管以對(duì)方數(shù)據(jù)結(jié)算，但雙方均采用同樣計(jì)量裝置，輸差過大也好查找原因。企業(yè)內(nèi)部的各天然氣計(jì)量點(diǎn)也采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，一旦發(fā)生計(jì)量異議，供用雙方及計(jì)量部門也好處理。重鋼使用工業(yè)天然氣已近五十年，不管是以前用量較大，還是現(xiàn)在的大幅減少，計(jì)量輸差均控制在較小范圍內(nèi)。
蒸汽、氧氣、水等較重要的計(jì)量采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用效果
（1）動(dòng)力廠鍋爐生產(chǎn)的315MPa、400℃左右的過熱蒸汽采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴計(jì)量，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴具有壓損?。ㄅc孔板比較）耐磨損、流出系數(shù)穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化，有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，計(jì)量度相對(duì)較高；但經(jīng)減溫、減壓后的過熱蒸汽壓力均在113MPa以下，計(jì)量部門加強(qiáng)了設(shè)計(jì)計(jì)算及計(jì)量系統(tǒng)的維護(hù)工作，使總量與分量間輸差大幅下降，近幾年來(lái)達(dá)到5%～8%， （未經(jīng)平衡修正）收到較好效果。但由于濕蒸汽計(jì)量的特點(diǎn)，無(wú)法在線測(cè)量干度，由于輸送距離及管道保溫情況等因素，部分過熱蒸汽變成了飽和蒸汽，或者濕飽和蒸汽。形成汽液兩相流介質(zhì)，對(duì)相流經(jīng)常變化的蒸汽來(lái)說(shuō)，其流量的計(jì)量是一個(gè)比較困難的問題，在測(cè)量技術(shù)上還有很多問題要解決。要使計(jì)量準(zhǔn)確進(jìn)一步提高仍然存在一定難度。
（2）使用文丘里管計(jì)量要求壓損較小和精度較高的流體，在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置中，文丘里管流量特性穩(wěn)定可靠，壓損僅為其差壓的10%～20%，對(duì)上游直管道長(zhǎng)度要求比孔板短。用它進(jìn)行流體測(cè)量，由于廓形節(jié)流件的結(jié)構(gòu)使流體在流經(jīng)文丘里管時(shí)流通順利，不易堵塞，只是制造成本較高，在企業(yè)使用不多。由于文丘里管的優(yōu)良計(jì)量性能，在壓縮空氣產(chǎn)量、較重要用戶的高爐煤氣（干煤氣）送熱風(fēng)爐的風(fēng)量計(jì)量上采用文丘里管，雖然成本較高，但使用效果很好，維護(hù)量極少。
（3）氧氣產(chǎn)量計(jì)量使用標(biāo)準(zhǔn)孔板與煉鋼廠標(biāo)準(zhǔn)孔板相比，在生產(chǎn)正常時(shí)輸差較小，在用戶用量變化較大和用量較小時(shí)輸差較大，這也體現(xiàn)了孔板量程小的缺點(diǎn)。也曾嘗試采用其它儀表，但效果還不如標(biāo)準(zhǔn)孔板。
（4）從長(zhǎng)江抽到企業(yè)的總水量計(jì)量仍然采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，經(jīng)過幾十年的計(jì)量情況看，當(dāng)江水較清時(shí)，計(jì)量效果好，而在洪水季節(jié)，由于泥沙多、雜物多，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)量的準(zhǔn)確度和儀表的正常運(yùn)行。由于總水管均在DN1000mm左右，采用電磁流量計(jì)在引起計(jì)量異議時(shí)比較麻煩。
隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624—2006/ISO5167—2：2003的實(shí)施，其更長(zhǎng)直管道長(zhǎng)度的要求對(duì)企業(yè)使用上的確是挑戰(zhàn)。
非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的應(yīng)用
錐形流量計(jì)
（1）錐形流量計(jì)壓力損失相對(duì)較小。由于錐形節(jié)流件不象標(biāo)準(zhǔn)孔板那樣直接正面阻擋流體流過向中心收縮，而是比較平滑地向管道邊緣節(jié)流，因而壓力損失小。流通面積相等的孔板和錐形流量計(jì)，在同樣流量時(shí)錐形比孔板產(chǎn)生差壓小。在長(zhǎng)期運(yùn)行中，能耗費(fèi)用相對(duì)較少，有利于降低消耗。
（2）要求直管段長(zhǎng)度較短。由于錐體所形成的環(huán)形通道逐漸減小，流體流速加快，壓力降低因而可減少或消除漩渦；由于內(nèi)錐不僅具有節(jié)流作用，還具有類似于流動(dòng)調(diào)整器整流作用，經(jīng)我們對(duì)DN100、200mm管徑錐形節(jié)流件的數(shù)十次測(cè)試，比孔板要求的直管道長(zhǎng)度要短，但慎用前3D后1D說(shuō)法。
（3）有自清掃能力。根據(jù)流體力學(xué)原理，流體在流過物體曲面時(shí)，產(chǎn)生邊界層效應(yīng)，而脫離物體表面，由于內(nèi)錐流量計(jì)的環(huán)形通道，使污物無(wú)法滯留而特別適用于臟污流體如焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、濕氣體的測(cè)量。
（4）量程比較大，由于內(nèi)錐節(jié)流件的差壓輸出信號(hào)中的背景噪聲很小，較低的差壓值也能有效地被檢測(cè)出來(lái)，因此較小的流量也可以測(cè)量出來(lái)。經(jīng)過我公司對(duì)DN100、DN200mm錐形流量計(jì)的數(shù)十次試驗(yàn)，量程比可達(dá)10ζ1，其重復(fù)性和線性度都較好，管道直徑300mm內(nèi)可以保證準(zhǔn)確度等級(jí)為015～110級(jí)。
（5）與孔板相比，節(jié)能效果較好，標(biāo)準(zhǔn)孔板參數(shù)為：DN100mm，β值為015268，Δpmax=51100Pa，qmmax=50t/h；錐形參數(shù)為：DN100mm，βv值為015268，Δpmax=23500Pa，qmmax=50t/h；我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)孔板前直管道長(zhǎng)度為8700mm即87D（ISO5167：2003E規(guī)定為42D）其后裝上與孔板流通面積相等的錐形流量計(jì)，孔板與錐形流量計(jì)之間的長(zhǎng)度為3400mm即34D，可認(rèn)為介質(zhì)是充分發(fā)展流。經(jīng)過數(shù)據(jù)測(cè)試，流通面積相等的孔板和錐形流量計(jì)，在同樣流量時(shí)孔板產(chǎn)生差壓51100Pa，錐形產(chǎn)生差壓23500Pa，錐形比孔板產(chǎn)生差壓小27600Pa約為孔板的46%，錐形確有節(jié)能作用[2]。
（6）我們?cè)贒N100mm飽和蒸汽管道和天然氣、DN300mm以下管道的壓縮空氣、水流量的計(jì)量中采用錐形流量計(jì)均取得良好的效果。
（7）錐形流量計(jì)在我國(guó)是一種新型節(jié)流式儀表，目前生產(chǎn)廠家很多，它確有一些優(yōu)點(diǎn)，但廠家大多依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的要求自行設(shè)計(jì)和制造，還沒有系統(tǒng)完善的資料，它可以滿足GB17167—2006的要求，但在選用時(shí)，由于流出系數(shù)的不確定性，一定要經(jīng)過標(biāo)定后方可使用，且盡量不要在大管道上使用。
楔形流量計(jì)
（1）以流體通過起節(jié)流作用的圓缺楔時(shí)產(chǎn)生壓差的原理而進(jìn)行流量測(cè)量的。楔形流量計(jì)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是節(jié)流件設(shè)計(jì)成V型的楔形件，這兩塊平板在臨界角上焊接在一起，然后插入槽內(nèi)，安裝時(shí)楔形件的頂部朝下，其*角度設(shè)計(jì)能消除滯流區(qū)使浮液順利通過楔形節(jié)流件，防止管道堵塞，差壓引出管在位于楔形片中心兩邊等距離的地方[3]。當(dāng)流體流經(jīng)V形節(jié)流塊時(shí)，流通面積減少，流速增大，靜壓減小，從而產(chǎn)生靜壓力差。而壓差的平方根與流量成正比。測(cè)得壓差即可測(cè)得管道中的流量。楔形流量計(jì)易于通過較臟污的流體，污物不易積沉、附著，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性和使用維護(hù)周期，適合于石油、冶金、化工、電力、環(huán)保等多種介質(zhì)測(cè)量。特別在低雷諾數(shù)、高粘度的介質(zhì)使用上，用途廣泛。量程比寬，通常可以達(dá)到10：1以上；測(cè)量精度經(jīng)標(biāo)定后在±0.5%～1%FS1壓損比孔板略小。
（2）焦化廠工業(yè)萘初塔循環(huán)流量、精塔循環(huán)、初期塔原料、精塔原料、一段、二段焦油的測(cè)量，過去采用靶式流量計(jì)，使用效果不能令人滿意，采用楔形流量計(jì)后三年多，計(jì)量檢測(cè)穩(wěn)定性、可靠性得到大大提高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，維護(hù)工作量大為減少，故障率極低，*。中板廠使用的部分蒸汽和天然氣流量的計(jì)量也采用了楔形流量計(jì)，經(jīng)過天然氣二年多、蒸汽一年多的使用，用戶反映良好。
（3）重鋼各單位使用zui多的工業(yè)水流量的測(cè)量，目前已用了十多臺(tái)。由于工業(yè)水含有一定泥沙和雜質(zhì)，以往使用孔板容易使雜質(zhì)在孔板前堆集，堆集的雜質(zhì)也易造成取壓管發(fā)生堵塞，儀表維護(hù)工作量大，改用楔形流量計(jì)后，以前存在的問題大大減少，效果十分明顯。
（4）在DN600mm以下的高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣中廣泛采用楔形流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，由于每臺(tái)流量計(jì)出廠前均進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)已使用三年多的情況來(lái)看，既未發(fā)生取壓管堵塞，數(shù)據(jù)也十分可靠穩(wěn)定。
（5）重慶第四鋼廠在全廠天然氣、壓縮空氣計(jì)量系統(tǒng)中全部采用重慶昂揚(yáng)自動(dòng)化儀表有限公司生產(chǎn)的楔形流量計(jì)，克服了以前用孔板時(shí)因用量變化范圍大的難題，基本滿足了工藝生產(chǎn)的需要。
測(cè)管、均速管流量計(jì)
（1）插入式FJP測(cè)管流量計(jì)由FJPE型流速測(cè)管和FJPC型測(cè)管流量計(jì)算機(jī)構(gòu)成。FJPE型流速測(cè)管是FIP系列測(cè)管式流量計(jì)的傳感部分，它將管道中某點(diǎn)的流體流速轉(zhuǎn)變成一個(gè)對(duì)應(yīng)的差壓信號(hào)，*的馬蹄形切口結(jié)構(gòu)使測(cè)頭具有測(cè)量壓力損失小，污物不易堵塞的性能，通過測(cè)管上的吹掃接頭，使用中一旦發(fā)生堵塞可以方便地使用其它氣體在線清掃，以解決現(xiàn)場(chǎng)堵塞問題。在重鋼部分高爐煤氣及其它企業(yè)的煤氣測(cè)量中計(jì)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，使用一段時(shí)間后仍需用氮?dú)獯祾咭越鉀Q堵塞問題。
（2）在大管道的風(fēng)管、煤氣管道上85、86型均速管流量計(jì)使用也比較普遍，我們?cè)?350m3高爐熱風(fēng)爐DN1800、1320mm高爐煤氣管道和DN1400mm冷風(fēng)管；中板廠DN630mm450℃熱風(fēng)管測(cè)量中均采用均速管流量計(jì)配EJA變送器，使用已兩年未發(fā)生堵塞，測(cè)量數(shù)據(jù)十分穩(wěn)定。均速管流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是*壓力損失小，約為孔板的1/50；安裝、拆卸方便，對(duì)上游流體擾動(dòng)不敏感，即要求的直管段比孔板短，重復(fù)性好。主要缺點(diǎn)由于儀表未能逐臺(tái)標(biāo)定而用計(jì)算得到儀表系數(shù)值，現(xiàn)場(chǎng)前后直管道長(zhǎng)度根本無(wú)法滿足要求，因而測(cè)量精度不高，產(chǎn)生差壓小，取壓孔易堵塞，為了可靠運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)一般都須加上氮?dú)饣驂嚎s空氣的吹掃接頭。其數(shù)據(jù)的流量信息主要反映在流量的變化上，不適宜作計(jì)量數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)的重復(fù)性好（約1%），用作工藝控制參數(shù)。
圓缺孔板、彎管流量計(jì)
以前在企業(yè)高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等得到廣泛應(yīng)用，目前已被性能更好的楔形孔板逐漸取代。彎管流量計(jì)在水、壓縮空氣等流體中也有一定數(shù)量的應(yīng)用。
流體測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度
各種流體選擇安裝好計(jì)量?jī)x表后，測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度就是供用雙方關(guān)注的。儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)不一定就是測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度等級(jí)。流量計(jì)出廠前的校驗(yàn)或標(biāo)定是在實(shí)驗(yàn)室的參比工作條件下進(jìn)行的，此時(shí)儀表的準(zhǔn)確度達(dá)到設(shè)計(jì)要求方能出廠。可是鋼鐵企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工藝管道的條件差別很大，絕大多數(shù)管道無(wú)法滿足儀表在實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)或標(biāo)定時(shí)的要求，實(shí)驗(yàn)室中管道流體的流動(dòng)條件為穩(wěn)定流，也可認(rèn)為是充分發(fā)展流，而現(xiàn)場(chǎng)因受條件限制基本上是非充分發(fā)展流，因而會(huì)產(chǎn)生計(jì)量的附加誤差，就是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置盡管設(shè)計(jì)、加工、檢定后都很準(zhǔn)確，可是一裝在現(xiàn)場(chǎng)由于流體和環(huán)境所限，也可能成為非標(biāo)了。企業(yè)除對(duì)用于貿(mào)易結(jié)算的能源和自產(chǎn)能源總量計(jì)量數(shù)據(jù)要求高以外，根據(jù)我們的體會(huì)，對(duì)內(nèi)部的計(jì)量檢測(cè)更為關(guān)注的是要求儀表使用可靠、耐久、維護(hù)量小，發(fā)生計(jì)量異議時(shí)能方便溯源。對(duì)液體計(jì)量系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)能達(dá)到±2%、氣體±5%以下就可以了，因?yàn)橛?jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)并不是用戶的結(jié)算數(shù)據(jù)，企業(yè)還要根據(jù)各種流體的總量和分量進(jìn)行平衡，zui后提供出使供用雙方都能接受的計(jì)量結(jié)算數(shù)據(jù)。
企業(yè)用量較大的差壓式流量計(jì)到底如何選用和評(píng)價(jià)，筆者根據(jù)所在鋼鐵企業(yè)差壓式流量計(jì)的使用情況認(rèn)為：只要選擇合理，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，加強(qiáng)儀表的維護(hù)，隨著高精度、體積小、性能好的EJA、ABB等寬量程差壓變送器和無(wú)紙記錄儀、流量計(jì)算機(jī)的使用，測(cè)量范圍度可明顯提高，故障率大為降低，維護(hù)量減小，各種差壓式流量計(jì)在企業(yè)流體計(jì)量中完夠勝任并取得較好的效果。