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测管式流量计在济钢转炉煤气回收系统中的应用 |
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转炉负能炼钢是冶金制造企业节能措施之一。炼钢转炉回收煤气的合理利用就是重要环节。根据流量计量，对转炉煤气流量、煤气中的含氧量、含一氧化碳量进行调节控制，使合格的转炉煤气回收到企业煤气系统，除炼钢作业回收用外还作为能源提供给公司内各用户，实现负能炼钢目标。转炉煤气的回收是技术难题，转炉煤气的计量也是难题之一。因为进行转炉煤气测量的流量计需要适应转炉煤气脏尘大、高温、管径大、不停产特性，而必须满足抗脏尘、能长期稳定运行、维护量小、适合大口径管线、检测元件可不停气在线安装等计量需求，同时还具备计量实时数据存储功能。经性价比分析，济钢采购测管式流量计应用于第一炼钢厂转炉煤气回收测量。
与其他流量计的性能比较
以前，大口径煤气流量测量曾用过孔板、文丘里管、威力巴、气体超声波、热式质量流量计等作为检测元件。
孔板和文丘里管存在①阻力损失大；②测量脏污介质（如煤气）取压孔易堵塞；③必须在断流的情况下安装拆卸，对于连续运行的工艺管线，安装变的不可能；④管径大于1.0米孔板不在国家标准（GB/T2624-93）支持范围内，孔板的设计缺乏严格的科学依据等问题，应用效果不理想。
威力巴和气体超声波虽是可不停气在线安装的插入式流量计，安装维护方便。但是，威力巴易发生取压孔堵塞；而气体超声波因为探头上易结污垢，造成声波的反射和衍射；严重时需每周拆下清洗并丢失计量数据；应用效果不理想。
热式质量流量计可不停气在线安装但需预置特性值，因为动态的转炉煤气含尘量、含水量与其出厂时的理论预设特性值发生较大变化，使得测量值不是偏低就是偏大，应用效果不理想。
基于皮托管测量原理的FJP型测管式流量计，是依据ISO3966《封闭管道流体流量的测量—采用皮托静压管的速度面积法》国际标准进行系统安装和补偿运算的，并针对被检测介质脏污、含水等因素，在测头和结构上采用独特的专利设计（专利号：200420000638.7），避免了流量计检测元件的堵塞与结垢，又能在工艺管线不断流下进行在线安装、拆卸和吹扫。该流量计完全适合计量需求。
FJP型测管式流量计的引用标准与测量原理
FJP型测管式流量计引用
ISO3966《封闭管道流体流量的测量—采用皮托静压管的速度面积法》国际标准。该标准规定在充满流体的封密管道内，处于稳定流动状态的体积流量的测量方法。可测量流体的流速范围：下限流速（空气）为测头在风洞中标定的最低流速（约3.0m/s），上限流速小于0.25倍的马赫数。
据标准介绍，测头所在位置的局部流速为：
式中：a为测头校准系数（ 测管式流量计的每一支测头须经在国家技术监督机构授权的风洞上进行标定，以获得测头校准系数。）；（1-ε）为可压缩性修正系数。在液体中ε＝0，所以不需要可压缩性的修正，但在低马赫数的可压缩流体中，系数（1-ε）可按下述关系确定：
式中：r为比热比；P为局部静压；ρ为流体的局部密度；ΔP为由皮托管所指示的差压。
可压缩流体的密度由下述方程确定：
式中：R＝8.3143 J·mol－1·K－1，摩尔质量以千克/摩尔表示并对空气的值为02895；Z是气体定律偏差系数，对压力小于10倍大气压和温度在273K和373K之间的空气来说，它与1相差无几（它应与可压缩性修正系数（1－ε）有区别）；T是由下述公式所得的局部静温度：
式中：T0是采用一个理想的全温探头在管道轴线上测得的总温度。
该国际标准确定的测量方法是在95%置信水平上、有关流量不确定度≤2.0% 。在满足标准规定的测量条件下，由其它因素影响所引起的误差为：
式中：ΔqV—流量误差；Δ（Δp）—差压测量误差；Δp—压力测量误差；Δγ—比热比误差；ΔT—温度测量误差；ΔF—面积测量误差。
该误差与方法误差合成，总不确定度范围为2.0～3.0% 。
防堵塞措施
工业煤气中大都含有水蒸汽状态水分通常称为湿煤气，煤气中的脏污粉尘随冷凝水析出，可在取压管内壁结垢；往往造成测孔元件的严重堵塞。测管式流量计的测头设计，采用独特的蹄形切口结构，向下安装，湿煤气中的冷凝水随时滴入管道不再存积于引压管内；该式流量计自身还配有在线吹扫装置可随时进行吹扫，较好解决了取压管内壁结垢难题。摘说明书图示如下：
均速管流量计测量脏污介质易发生堵塞
测管式流量计的测头结构
使用效果与作用
测管式流量计自投用运行稳定，再没发生检测元件堵塞，测量数据随机性良好。难能可贵的是，该大口径流量计可在风洞中标定测头系数实现测量设备溯源需求，完全符合ISO10012：2003、ISO9001：2000国际标准要求。该式流量计为实现“负能炼钢”提供了准确有效测量手段，使转炉煤气回收绩效有据可查、实在可信。(end)
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(7/18/2009) |
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