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閱讀:124發(fā)布時(shí)間:2021-12-17
差壓式流量計(jì)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用
1.. 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] 。由于它有國(guó)際標(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(guò)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。
1..1.. 貿(mào)易結(jié)算采用有國(guó)際、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(guò)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(mén)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)。
1..2.. 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3..5MPa、400.. 左右的過(guò)熱蒸汽采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴計(jì)量, 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴具有壓損小(與孔板比較) 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)量精確度相對(duì)較高; 但經(jīng)減溫、減壓后的過(guò)熱蒸汽壓力均在1..3MPa以下, 計(jì)量部門(mén)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(guò)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), 其流量的精確計(jì)量是一個(gè)比較困難的問(wèn)題, 在測(cè)量技術(shù)上還有很多問(wèn)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(guò)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 /T 2624.. 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)。
2.. 非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的應(yīng)用
2..1.. 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(guò)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(guò)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(guò)我公司對(duì)DN 100、DN 200mm 錐形流量計(jì)的數(shù)十次試驗(yàn), 量程比可達(dá)10.. 1, 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0..5 ~ 1.. 0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, .. 值為0..5268, ..pmax = 51100Pa, qmmax = 50t /h; 錐形參數(shù)為: DN100mm, ..v 值為0..5268, ..pm ax = 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(guò)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27600 Pa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(méi)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(guò)標(biāo)定后方可使用, 且盡量不要在大管道上使用。
2..2.. 楔形流量計(jì)
( 1) 以流體通過(guò)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(guò)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(guò)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% FS.. 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(guò)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(guò)天然氣二年多、蒸汽一年多的使用, 用戶反映良好。
( 3) 重鋼各單位使用最多的工業(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(wèn)題大大減少, 效果十分明顯。
( 4) 在DN 600mm 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。
2..3.. 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(guò)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(wèn)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(wèn)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DN630mm 450.. 熱風(fēng)管測(cè)量中均采用均速管流量計(jì)配E JA 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)。
2..4.. 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。
3.. 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, 最后提供出使供用雙方都能接受的計(jì)量結(jié)算數(shù)據(jù)。
4.. 結(jié)語(yǔ)
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E JA、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。
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