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靶式流量計在回轉窯焦爐煤氣中的應用

　　1 前言

　　靶式流量計是八十年代開始開始逐步走向實用的一種新型流量計，其檢測件是一個方形阻流件（又稱靶片），不會在節(jié)流件上游側產生滯流。因此鋼鐵行業(yè)近年來在焦化廠焦油、蒸汽、天然氣、高爐煤氣、焦爐煤氣、水等介質的測量中也廣泛采用靶式流量計進行測量。我廠在二期鏈篦機-回轉窯窯頭的焦爐煤氣流量測量上使用了該流量計，效果良好。

　　2 靶式流量計原理與結構

　　靶式流量計是在傳統(tǒng)靶式流量計測量原理的基礎上，充分利用其最優(yōu)秀的特點，結合新型傳感器技術和現(xiàn)代數(shù)字技術上研制、開發(fā)而成的全新型力感應靶式流量計，它既具有傳統(tǒng)靶式、孔板、渦街等流量計無可動部件的特點，同時又具有與容積式流量計相媲美的測量準確度，加之其特有的抗干擾，抗雜質性能，輕便又可靠的特點，廣泛使用于石油、化工、能源、食品、環(huán)保、水利等各個領域。

　　2.1 一體化智能型靶式流量計

　　一體化智能型靶式流量計的組成由一體化靶式流量變送器和人工智能流量器兩部分組成。其中一體化靶式流量變送器由靶式流量傳感器、轉接板和差壓變送器構成。一體化智能型靶式流量計的工作原理是：當充滿管道的流體流經靶式孔板時，其下游側動壓增加，靜壓減小，由差壓變送器在靶式孔板下游側出流體的差壓，并將差壓信號轉為4～20mA.dc電流信號輸出，此信號經人工智能流量運算器處理后，其示值即為流量值。在我廠二期回轉窯窯頭測量焦爐煤氣所使用的靶式流量計由一體化靶式流量變送器、溫度測量、壓力測量和人工智能流量運算器四部分組成。其中溫度、壓力的測量是用于對流體的測量進行溫壓補償。

　　2.2 一體化靶式流量計的特點

　?。?）長期現(xiàn)場運行精度高。（2）流量范圍度寬。（3）適用范圍極廣。（4）防粘附靶式傳感器。（5）耐磨損、壽命長、可靠性高。（6）永久壓損比孔板小。（7）一體型結構，現(xiàn)場安裝無需安裝導壓管路，直接與管道進行螺紋或法蘭連接。施工省時省力，維護方便。

　　3 智能流量計測量計算

　　當介質在測量管中流動時，因其自身的動能通過阻流件（靶片）時而產生的壓差，并對阻流件有一作用力，其作用力的大小與介質流速的平方成正比。阻流件(靶片)接受的作用力F，經剛性連接的傳遞件（測桿）傳至電容力傳感器，電容力傳感器產生電壓信號輸出。
 

　　如圖2：

　　4 一體化智能靶式流量計的應用

　　我們廠以前測量焦爐煤氣流量使用的是錐形流量計，時間一長焦油就容易堵塞，而且容易結晶易結垢，給測量結果帶來很大的影響。為此我們從新設計和安裝，根據(jù)工況條件和現(xiàn)實數(shù)據(jù)我們選用了一體化智能靶式流量計。用靶式流量計后，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，故障率極低，效果顯著。

　　根據(jù)我們已知的條件，進行設計計算和驗算：

　　設計壓力絕壓值

　　設計溫度（K）T=273.15+t=298.15K

　　工況氣體體積流量qvmax=18743.76m3/h，qvcom=11714.85m3/h，qvmin=2342.9705m3/h

　　雷諾數(shù)ReD，ReDmax=3.58×105，ReDcom=2.24×105，ReDmin=4.47×104

　　而工況管道的內徑為

　　通過公式計算出靶式比為h/D=0.2996，流通截流比m=0.2518，流通面高h=185.60mm，流出系數(shù)c=0.6496。

　　氣體通過靶式流量計有壓損，這里只涉及到沿程壓力損失和局部壓力損失，而這里我們只能進行估算。

　　沿程壓力損失，

　　局部壓力損失，

　　其中，l，d，ν，ρ，λ，ζ，分別為管道的長度（mm）、管道的內徑（mm）、氣流平均速度（ms），工況介質密度（kg/m3）、沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)。

　　最后確定壓力損失Δω￡0.3323kPa，符合要求。

　　5 結語

　　靶式流量計自2012年4月投用以來，穩(wěn)定性良好，測量數(shù)據(jù)在誤差范圍之內，避免了V錐流量計易堵、超聲波流量計不耐腐蝕、彎管流量計測量不準確的缺陷，體現(xiàn)出它在測量焦爐煤氣上優(yōu)勢。如今，它所提供的數(shù)據(jù)已作為我廠二期回轉窯窯頭焦爐煤氣計量的重要依據(jù)。