孔板流量計:該流量計基于節流原理運行。當煤氣高速流經孔板時,因流通面積突然變小,流速加快,根據伯努利方程,壓力會相應降低,在孔板前后形成壓力差。這個壓力差與煤氣流量的平方成正比,通過高精度的差壓變送器測量這一差值,再結合預先設定的流量系數等參數,就能計算出煤氣的流量。孔板流量計結構相對簡單,由孔板、取壓裝置和差壓變送器等主要部件構成。它的成本較低,對于一些預算有限且的項目較為適用。不過,由于孔板對煤氣的節流作用明顯,壓力損失較大,長期運行會增加能耗。同時,其測量精度相對不高,一般在 1.5 級 - 2.5 級左右,適用于管徑較大(通常大于 50mm)且煤氣清潔度較好、無明顯雜質和腐蝕性的場合,例如一些大型工業窯爐的煤氣輸送主管道。
文丘里流量計:同樣借助差壓來測量煤氣流量。它采用漸縮漸擴的結構,煤氣先經過收縮段,流速逐漸增大,壓力降低;在喉部達到最高流速;隨后在擴散段,流速逐漸降低,壓力回升。相比孔板流量計,這種結構能有效減少壓力損失,提高測量效率。文丘里流量計的測量精度較高,可達 1.0 級 - 1.5 級。但其制造工藝復雜,需要精密加工漸縮漸擴的管道,成本也因此較高。它常用于對精度要求較高,且煤氣流量較大的管道,如城市煤氣輸配管網的大型調壓站中,確保煤氣流量計量的準確性,為城市煤氣供應的合理調配提供可靠數據。
羅茨流量計(腰輪流量計):在計量室內,有一對 8 字形的腰輪,它們相互嚙合但不接觸。當煤氣流入時,在進出口壓力差的作用下,推動腰輪旋轉。每旋轉一周,就會有一定體積的煤氣從進口推移至出口,通過高精度的計數器記錄腰輪轉動次數,再結合預先標定的每轉排量,就能精確計算出煤氣流量。羅茨流量計精度可達 0.5 級甚至更高,壓力損失較小,能在較低壓力下穩定工作。不過,它對煤氣的潔凈度要求較高,因為雜質可能會磨損腰輪,影響計量精度甚至導致設備故障。所以常用于煤氣貿易結算等對精度要求極為嚴格的場景,如煤氣生產企業與大型工業用戶之間的貿易交接,確保雙方在煤氣交易中的公平公正。
橢圓齒輪流量計:其工作原理與羅茨流量計類似,由一對相互嚙合的橢圓齒輪組成計量室。煤氣進入計量室后,推動橢圓齒輪旋轉,齒輪每轉一圈,就排出一定體積的煤氣。通過測量橢圓齒輪的轉動圈數,就能得到煤氣流量。橢圓齒輪流量計精度高,量程范圍寬,可適應不同流量大小的測量需求。但和羅茨流量計一樣,對煤氣中的雜質較為敏感,需在前端安裝性能良好的過濾器。它適用于中小流量且精度要求高的煤氣計量場合,如小型煤氣充裝站,準確計量充裝的煤氣量,保障充裝操作的準確性和安全性。
渦輪流量計:在管道中心安裝有一個可以自由轉動的渦輪,當煤氣流動時,沖擊渦輪葉片,使渦輪發生旋轉。渦輪的轉速與煤氣流速成正比,通過安裝在渦輪附近的磁電感應裝置,檢測渦輪旋轉產生的脈沖信號頻率,再根據預先標定的儀表系數,就能準確計算出煤氣流量。渦輪流量計精度高,可達 0.5 級 - 1.0 級,響應速度快,能快速捕捉到流量的變化。它的壓力損失小,對煤氣輸送系統的壓力影響較小。但它對煤氣的清潔度有所要求,微小的雜質都可能損壞渦輪葉片,所以必須在流量計前安裝多級過濾器。常用于天然氣、煤氣等潔凈氣體的計量,在燃氣輸送管網中廣泛應用,無論是城市燃氣的長距離輸送干線,還是小區內部的燃氣分配管道,都能準確計量煤氣流量,為燃氣供應的調度和管理提供精準數據。
渦街流量計:當煤氣流經漩渦發生體時,在漩渦發生體下游兩側會交替產生漩渦,這一現象被稱為卡門渦街。漩渦的釋放頻率與煤氣流速相關,通過安裝在管道壁上的傳感器,檢測漩渦產生的壓力變化或振動信號,進而推算出煤氣流量。渦街流量計測量范圍寬,量程比可達 1:10 - 1:20,能適應較大范圍的流量波動。它的精度較高,一般為 1.0 級 - 1.5 級,對直管段要求相對較低,相比其他一些流量計,安裝更為便捷。但它不適用于高粘度、低流速以及含有大量雜質的煤氣測量,因為高粘度流體不易形成穩定的漩渦,低流速時漩渦信號微弱難以檢測,雜質則可能堵塞或損壞傳感器。在工業生產中,常用于蒸汽、空氣以及潔凈煤氣等介質的流量測量,如工廠內部的動力車間,用于監測蒸汽和煤氣的消耗情況,以便優化能源使用效率。
科里奧利質量流量計:該流量計利用流體在振動管中流動時產生的科里奧利力來測量質量流量。其核心部件是一對 U 形或直管形的振動管,當有煤氣通過振動管時,由于科里奧利力的作用,振動管會發生扭曲變形,通過安裝在振動管上的傳感器,精確測量振動管的扭曲程度和振動頻率變化,就能計算出煤氣的質量流量。這種流量計不受煤氣密度、溫度、壓力等參數變化的影響,測量精度可達 0.2 級 - 0.5 級。但它結構復雜,內部包含精密的振動和檢測系統,制造和調試難度大,價格昂貴。同時,安裝要求嚴格,需要專業人員按照特定的安裝規范進行操作,以確保測量精度。適用于對煤氣質量流量測量精度有著要求的關鍵工藝環節,如化工生產中,某些化學反應對煤氣質量流量的精確控制要求苛刻,科里奧利質量流量計就能發揮其優勢,保障生產過程的穩定性和產品質量的一致性。
熱式質量流量計:基于熱傳導原理工作,它有一個加熱元件和兩個溫度傳感器。加熱元件對煤氣進行加熱,當煤氣流動時,會帶走加熱元件的熱量,使加熱元件溫度降低。通過測量兩個溫度傳感器之間的溫差變化,根據預先建立的熱傳遞模型,就能確定煤氣的質量流量。熱式質量流量計具有測量精度較高(一般為 1.0 級 - 1.5 級)、響應速度快的優點,而且無需進行溫壓補償,可直接測量煤氣的質量流量。它可用于測量低流速煤氣,在一些微小流量或低流速的煤氣測量場景中表現出色。但它對環境溫度變化較為敏感,環境溫度的大幅波動可能會干擾測量結果,不適用于高溫、高濕等惡劣環境。例如在實驗室中,對煤氣流量進行精確控制和測量時,熱式質量流量計能滿足對小流量高精度測量的需求,為實驗提供可靠的數據支持。
貿易結算:在煤氣貿易交接過程中,涉及到巨大的經濟利益,為確保公平公正,對流量計精度有所要求。通常需選用精度等級在 0.5 級及以上的流量計,如羅茨流量計,憑借其精度,能精確計量每一方煤氣的交易量,保障買賣雙方的權益。渦輪流量計也常用于貿易結算,其高精度和穩定的性能,在長期的煤氣貿易計量中表現可靠。科里奧利質量流量計更是以其精度,成為對計量精度要求近乎苛刻的貿易結算場景的理想選擇,無論是大規模的煤氣批發交易,還是小型企業間的精細貿易,都能提供精準無誤的計量數據。
過程控制:對于工業生產過程中的煤氣流量監測與控制,精度要求相對貿易結算略低,一般 1.0 級 - 1.5 級的流量計即可滿足需求。例如渦街流量計,其精度在這一范圍內,能夠實時監測生產過程中煤氣流量的變化,為生產控制系統提供及時準確的數據,幫助操作人員根據生產工藝要求調整煤氣流量,確保生產過程的穩定運行。孔板流量計雖然精度相對不高,但在一些對流量控制精度要求不是特別嚴格,且注重成本效益的工業生產環節,如某些對產品質量影響較小的輔助生產流程中,也能發揮其監測和控制煤氣流量的作用,以較低的成本實現基本的流量控制功能。
確定工況流量:首先要準確了解煤氣在實際工作狀態下的流量范圍,這包括最大流量、最小流量和常用流量。最大流量是指在如生產高峰或設備滿負荷運行時,煤氣可能達到的最大流速對應的流量;最小流量則是在生產低谷或設備低負荷運行時的流量值;常用流量是生產過程中最常出現的流量狀態。所選流量計的量程應能覆蓋實際工況流量,且保證常用流量處于流量計量程的最佳測量范圍(一般為量程的 30% - 70%)。例如,某工業爐窯在正常生產時,煤氣常用流量為 500m3/h,最大流量可達 800m3/h,最小流量為 100m3/h,那么在選擇流量計時,其量程應至少為 100m3/h - 800m3/h,且保證 500m3/h 處于最佳測量范圍內,這樣才能確保測量精度和穩定性,避免因流量超出或低于合適范圍而導致測量誤差增大或流量計損壞。
考慮流量變化:若煤氣流量波動較大,例如在一些周期性生產的工業過程中,設備啟停頻繁,煤氣流量會在短時間內大幅變化,此時應選擇量程比寬的流量計。渦街流量計量程比可達 1:10 - 1:20,能較好地適應這種流量大幅波動的情況,在流量大時準確測量大流量值,流量小時也能精準捕捉微小流量變化。熱式質量流量計量程比可達 1:100,在面對復雜多變的流量工況時,優勢更為明顯,無論是極低流量還是高流量狀態,都能穩定準確地測量,為生產過程中的流量監測和控制提供全面可靠的數據支持,確保生產不因流量測量不準確而受到影響。
煤氣成分:若煤氣中含有雜質、粉塵、焦油等,易造成流量計堵塞或損壞。靶式流量計具有較好的抗雜質能力,其測量原理基于流體對靶片的沖擊力,雜質對其測量影響相對較小,適用于含雜質煤氣的測量。防堵型孔板流量計通過特殊的結構設計,如采用大孔徑或帶有自清潔功能的孔板,能有效減少雜質堵塞的風險。同時,無論選擇哪種流量計,都需在流量計前安裝合適的過濾器,根據煤氣中雜質的顆粒大小、含量等因素,選擇不同過濾精度的過濾器,如對于含有較大顆粒雜質的煤氣,可選用粗濾網過濾器進行初步過濾,再通過細濾網過濾器進一步凈化,確保進入流量計的煤氣相對潔凈,延長流量計的使用壽命。對于含腐蝕性成分的煤氣,要選用耐腐蝕材質的流量計。內襯氟塑料的電磁流量計,氟塑料具有優異的耐腐蝕性,能有效抵御煤氣中腐蝕性物質的侵蝕,保證流量計長期穩定運行。采用哈氏合金等耐腐蝕材料制造的渦輪流量計,也能在含腐蝕性煤氣的環境中正常工作,準確測量流量。
溫度和壓力:煤氣的工作溫度和壓力范圍會影響流量計的選型。不同類型的流量計有各自適用的溫度和壓力區間。熱式質量流量計適用于中低溫環境,一般工作溫度范圍在 - 40℃ - 200℃左右,超出這個范圍,其測量精度和性能可能會受到影響。而高溫煤氣測量可能需選用特殊耐高溫材質的差壓式流量計,如采用耐高溫合金制造的孔板或文丘里流量計,能承受高溫煤氣的沖擊,確保在高溫環境下準確測量流量。在高壓環境下,需確保所選流量計的耐壓等級滿足要求。例如,在一些高壓煤氣化工藝中,煤氣壓力可達數兆帕,此時必須選擇耐壓等級符合要求的流量計,如經過特殊設計和制造、能承受高壓的渦輪流量計或容積式流量計,以保障流量計在高壓工況下安全可靠地運行。
安裝空間:考慮現場安裝空間的大小和管道布局,選擇合適結構形式的流量計。在空間狹窄的地方,插入式流量計具有明顯優勢,它只需在管道上開一個小孔,將測量探頭插入管道內即可,安裝簡便,不占用過多空間,適用于一些老舊工廠或空間受限的管道改造項目。而對夾式、法蘭式流量計則適用于常規管道連接且安裝空間較為充裕的場合。對夾式流量計通過兩片夾裝在管道兩側,安裝方便快捷;法蘭式流量計則通過與管道的法蘭連接,連接牢固,密封性好,適用于對安裝穩定性和密封性要求較高的管道系統,如大型煤氣儲罐的進出口管道安裝。
維護便捷性:選擇易于維護、檢修的流量計,可降低運行成本和停機時間。一些具有在線維護功能的流量計,如可在線插拔的節流裝置,在不停止煤氣輸送的情況下,就能將節流裝置取出進行清洗或更換,極大地提高了維護效率。易于拆卸清洗的過濾器,其結構設計便于快速打開和清理,能及時清除過濾器內的雜質,保證煤氣的清潔度,減少對流量計的影響。同時,還要考慮流量計的備品備件供應情況和售后服務質量。選擇市場上常見品牌和型號的流量計,其備品備件易于獲取,當出現故障時,能快速更換損壞部件,恢復流量計正常運行。良好的售后服務質量也至關重要,廠家或供應商應能提供及時的技術支持和維修服務,確保在流量計出現問題時,能得到專業、高效的解決。
購置成本:不同類型和規格的煤氣流量計價格差異較大。一般來說,精度高、功能復雜的流量計購置成本也較高。科里奧利質量流量計由于其復雜的結構和高精度的測量要求,價格相對昂貴,可能是普通孔板流量計的數倍甚至數十倍。在滿足測量要求的前提下,應綜合比較不同產品的價格,選擇性價比高的流量計。例如,對于一些對精度要求不是特別高的一般性工業流量測量場景,選用價格相對較低的孔板流量計或渦街流量計,既能滿足基本的流量測量需求,又能有效控制采購成本。同時,可以通過多渠道詢價、對比不同廠家產品等方式,獲取更優惠的采購價格。
運行成本:運行成本包括能耗、維護費用等。壓力損失大的流量計會增加能耗成本,如孔板流量計,由于其較大的壓力損失,在長期運行過程中,需要消耗更多的能源來維持煤氣的輸送壓力,相比壓力損失小的流量計,如渦輪流量計,運行能耗更高。對維護要求高的流量計,其維護費用也相對較高。例如,容積式流量計對煤氣潔凈度要求高,需要定期清洗過濾器、檢查和維護計量部件,維護工作頻繁且復雜,維護成本較高。因此,在選型時要綜合考慮長期運行成本,選擇經濟合理的產品,不僅要關注購置成本,還要從長遠角度評估運行和維護成本,實現整體成本的優化控制。
電磁干擾:若安裝現場存在較強的電磁干擾源,如大型電機、變壓器等,會對一些對電磁干擾敏感的流量計產生影響。電磁流量計利用法拉第電磁感應原理測量流量,強電磁干擾可能會導致測量信號失真,影響測量精度。超聲波流量計通過發射和接收超聲波來測量流量,電磁干擾也可能干擾其信號傳輸。此時,可選用渦街流量計、渦輪流量計等抗干擾能力較強的類型。渦街流量計的測量原理基于漩渦的產生和檢測,受電磁干擾影響較小;渦輪流量計通過磁電感應檢測渦輪轉速,其結構和工作方式使其具有較好的抗電磁干擾性能,能在復雜電磁環境下穩定工作,準確測量煤氣流量。
防爆要求:在存在易燃易爆煤氣的危險環境中,必須選用具有相應防爆等級的流量計。本安型流量計采用本質安全設計,通過限制電路中的能量,使其在正常工作或故障狀態下產生的電火花和熱效應都不足以點燃周圍的易燃易爆氣體,適用于危險區域的煤氣流量測量。隔爆型流量計則通過特殊的外殼設計,將可能產生火花、電弧的部件封閉在一個能承受內部爆炸壓力的隔
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