润中仪表V锥流量计在煤气流量测量中的优势分析

　　煤气流量测量一直是仪表检测的难点，V锥流量计在煤气流量测量方面具有良好的应用，本文简述V锥流量计在现场的使用情况和特点。
　　V锥流量计在焦化行业焦炉煤气计量中的主要测点有：焦炉回炉煤气、锅炉煤气掺烧、管式炉用煤气和城市外供煤气等，此外，还有发生炉煤气计量等。焦炉煤气过去一直使用标准孔板、均速管进行计量。使用过程中主要存在以下几方面的问题：(1)焦炉煤气脏，孔板容易污染，由于连续生产不能拆除孔板进行清洗，影响系统测量精度;(2)焦炉煤气脏污容易使仪表导压管堵塞，必须定期用蒸汽吹扫仪表导压管，否则就会影响测量精度，甚至系统不能正常运行;(3)煤气中所夹带的蒸汽或水雾，当温度降低时凝结成水，在管道中很难排除，影响系统测量精度。(4)直管段要求长，煤气管道口径通常比较大，要保证流量测量准确的20~40D直管段很难满足。(5)量程比小，仅为3∶1，例如因城市煤气用量高峰或低谷时要求输送煤气量的不同，出厂煤气计量的输送量在一天内的变动超过10∶1，孔板量程比小因而达不到使用要求。
　
一、 V锥流量计测量原理
　　因为管壁摩擦力减小了流过管壁的流体速度，所以在管道中流速分布为：在管壁处流速接近零，愈靠近管线中心流速愈大，在管线中心处流速大。而当流体流过锥形流量计时，因锥形流量计是通过在管线中心悬挂一个锥形体来节流，锥体直接与流体高速中心部分相互作用，迫使管线中心的高速流体与接近管壁的低速流体均匀化，即两者的流速趋于一致。
　　与各种节流装置的结构比较，标准孔板是流体在管道中心突然收缩，不仅阻力损失大，而且加剧了流体流速分布的不均匀性，管道边缘阻断，脏污介质聚集在标准孔板前后;文丘里管(和标准孔板一样仍然是标准节流装置的一种)则是在管道中心逐渐收缩，虽然流体流速分布的不均匀性仍然存在，但阻力损失稍有降低，脏污介质聚集的情况有所改善，只是制作困难;环形孔板是在管道中心置一圆盘，而管道边缘则可流通，即从标准孔板的管道中心突然收缩转变为管道边缘突然收缩，因而可使管道内流速均匀化，可使脏污介质不致聚集在环形孔板前后;而V锥流量计是在管道中心置一圆锥，它的结构是管道边缘逐渐收缩，阻力损失小，且可使管道内流速均匀化。由此得出：V锥形流量计是节流装置发展过程中一系列革新的必然结果。
　　
二、V锥流量计的应用特点
　　淮安旭东仪表厂生产的V锥流量计在某焦化制气厂使用有三年的历史，检测系统运行正常，而且日常的维护工作量几乎没有，深受现场工人和技术人员的欢迎。其主要特点如下：
　　
(1)直管段要求低。虽然所有差压式流量计都是依据伯努利定理进行测量，但伯努利定理有一个基本要求，即被测量的流体必须为理想流体。采用孔板、喷嘴等传统的差压流量计的节流装置时，为了尽量满足伯努利定理的要求，必须有非常长的前、后直管段，以便将不规则流动的流体尽可能整形成为理想流体。而V锥流量计流量采用独特的置于管道中心的流线型节流结构设计，在检测流量之前，同时对不规则流动的流体进行整流，在不增加流体整流器的情况厂，巧妙地解决流体整流的问题。中心悬挂的流线型锥体能重塑流速曲线，在紧靠锥体上游和下游较窄的区域内(前0~3D，后0~1D)，将流速不规则的流体直接整流成理想流体，可充分满足伯努利定理的要求，获得很高的测量精度和重复性。不需要特别长的直管段整流，这在流量计的安装过程中有很重要的意义。某焦化制气厂使用的旭东牌V锥形流量计(口径270mm)在安装过程中，由于现场条件限制，流量计前、后直管的距离分别为1000mm和600mm，但流量计仍能正常稳定运行。
　　
(2)耐污染，不易堵。焦化制气厂煤气类流量的测量，原来使用的是孔板流量计和均速管流量计，由于煤气中含有焦油、萘、硫、氨水等多种杂质，孔板或均速管必须定期清洗或用蒸汽吹扫，否则孔板上、下游端面、上游侧直角入口边缘将受到污染，仪表导压管也会不畅通或堵塞，影响系统测量精度;孔板前、后直管段积水会使管道流通面积减小，流速提高，差压增加，流量显示值偏高，严重时因导压管堵塞，变送器无法正常运行。为确保仪表正常稳定运行，仪表工维护工作量很大。V锥流量计有自吹扫式的结构设计特点，无滞留死区。介质流过锥体时会加速，不断冲刷正压取压孔、锥体外壁及锥体附近管壁，而负压取压孔则被一小段不流动介质所隔离，脏污杂质进不去，因此锥形流量计可用于各种含杂质、易结晶的脏污介质，如焦炉煤气、发生炉煤气等介质。某焦化制气厂采用的5台旭东仪表生产的V锥流量计对焦炉煤气、发生炉煤气和石油液化气的流量进行测量，有的使用已三年，至今未进行过维护，流量计未发现有节流装置污染、仪表导压管堵塞、管道积水、流量显示值异常等现象，大大降低了仪表维护的工作量，提高了煤气流量测量的准确性和可靠性。
　　
(3)差压值大，量程比宽，适用于低压低流速介质的流量测量。在焦化厂煤气流量测量过程中，测量对象的特点是管道直径大、压力低，流速慢，孔板流量计一般选配微差压变送器，在煤气压力为3500Pa时，正常的差压在100~1000Pa之间变化，流量计的差压信号较小。而在采用均速管流量计时，由于管道煤气流速低，差压信号非常小对系统精度影响很大，焦化制气厂城市煤气计量采用均速管流量计，大差压只有120Pa，正常值为2~5Pa，系统精度很差。差压信号小会影响变送器校验、使用的精度;孔板有污染、仪表导压管不畅、管道有积水对系统精度影响也很大。而锥形流量计由于是类似孔板的节流件，差压值远大于均速管流量计，相对孔板来说，由于是管道边缘逐渐收缩，阻力损失小，因而可在阻力损失相同的情况下，设计时可选用差压值较大的V锥形流量计，测量煤气时差压值均大于孔板测量时的差压值。提高了差压信号，为变送器校验创造了条件，也提高了系统的测量精度。

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