如何合理选择煤气流量计量和检测仪表类型

2016-06-13 09:14:54来源: eefocus
煤气是通过半煤作为原料加工而制成的含有可燃组分的气体,现代工业生产中大型的工业项目很多都是以煤气作为燃料,在一些民用的取温工程中也有着大量的应用。由于净化和冷却的原因使焦炉煤气产生很多的杂质,然而水煤气和高炉煤气用来加热焦炉时也同样会产生很多的杂质,往往会对其流量测量产生较大的影响。所以焦化企业在发展的过程中一直在为找到适合企业发展的各类煤气流量计计量仪表而大伤脑筋。随着自动化管理水平在不断的提高,现代化生产技术发展也在不断地提升,因此在测量气体流量时企业的要求也变的越来越高,市场需求是催生技术发展的直接源动力,在当前实验手段、传感器技术和电子技术的发展在不断地提升水平,所以社会上出现了越来越多类型的,可以适合不合场合和要求的流量测量仪表,而且最重要的话题就是怎么样选择合理的流量测量仪表。


当然统称为煤气实际上根据加工方法可以有更多的分类、以其性质和用途分为:煤气化得到的是水煤气、半水煤气、空气煤气 (或称发生炉煤气),这些煤气的发热值较低,故又统称为低热值煤气;煤干馏法中焦化得到的气体称为焦炉煤气,高炉煤气。属于中热值煤气,可供城市作民用燃料。煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料。

总结以上的分类方法,其主要类型包括如下四种:
空气煤气 ― 以空气(实际是空气中的氧气)作气化剂;
混合煤气 ― 以空气和水蒸汽的混合物作气化剂;
水煤气 ― 以水蒸汽作气化剂;
富氧煤气 ― 以空气、水蒸汽和氧气(外加的纯氧)混合物作气化剂。

1 测量流体流量的基本原理与分类

1.1 基本原理
流体的流量就是指每一个截面在单位时间内都会有流体量经通道流过去。表示流量的两种方法有:
①质量流量。质量流量就是指每一个截面在单位时间内都有流体质量经通道流过去,即:
Qm=dm/dt=ρwA kg/s (1)
②体积流量。体积流量就是指每一个截面在单位时间内都有流体体积经通道流过去,即:
Qv=dv/dt=wA m3/s (2)
在 这两个公式里,管道横截面积m2,用A 表示;管内流体平均速度m/s,用W 表示;流体质量kg,用m 表示;流体密度kg/m3,用ρ 表示;质量流量kg/s 用Qm 表示;时间s,用t 表示;流体体积m3,用V 表示;体积流量m3/s,用Qv 表示。这两者之间的计算公式是:m3/s,用Qv 表示。这两者之间的计算公式是:

1.2 流体流量仪表的分类
如图1 所示,容积式、速度式、差压式是划分流体流量仪表的三大类。

煤气流量计量的几种仪表的比较
2.1 孔板流量计
在目前焦化厂中所使用的差压式流量计最多的一种方式就是孔板流量计,它所遵循的原理是流体流动的节流,流量的测量是利用装置在流经节流的过程中,流体产生时就会有压力差出现从而就实现了测量的效果。孔板适用性广,结构简单,并且非常的标准化而且历史十分的悠久。设计参数的孔板光洁度、安装条件、合理性、气体的净化程度和磨损直接影响到它的测量精度。经过长期的使用,其经验告诉我们必须要对煤气压力的下限值进行规定,避免回火的情况发生,因为它有相当大的压损,还要对此进行定期的清理和打扫。
2.2 内藏式双文丘里管
如图2 所示就是内藏式双文丘里管的设计图。

在整个管里,内文丘里管是一次核心的传感元件,而外文丘里管的作用是诱导整流。当环锥流道是由外文丘里管的内壁和内文丘里管的外壁形成的,流体经流此处时,就会出现静压降低、流速加快、流通面积变小的现象,所以差压就会在内文丘里管的进出口处产生,因此压差就会变大,因为增加了内文丘里管内的流体流速。在流体力学中此现象与内流有相似的准则,所产生的压差也是一种函数现象,它是管道内气体的流向,所以管内的流量可以用压差值来进行测量。
清扫维修和安装方便,有很宽的量程范围,稳定的性能,高精度测量,损失小,是标准孔板的3%,这些性能是在相同的条件下此流量计的最主要的特点,管道上的直线段不需要预设是它的另一个十分重要的特点,通常就对直线段的1.25D 进行预设就可以了。所以此安装方法十分适合煤气加热焦炉的使用。
2.3 威力巴流量计

威 力巴流量计的截面形状与弹头相似,而它的双腔结构探头是用不锈钢所制成的单片双腔结构的31b 探头,属差压式,它的面积在整个剖面上的分布都是一个管道的速度流体的取压孔分布,图3 是它的基本图。通过图3 可以分析得出,低压平均信号的读取与探头和流体的分离点有很大的关系,这直接影响到了压力的静压产生,也就出现了压差ΔP,然而高压的平均信号也是取压孔的流体的一项十分重要的一点要求,即:
ΔP=P1+1/2ω2ρ- P2
=1/2ω2ρ (5)
在此公式里,P1 和P2 它们所代表的是低压商和高压端的静压,Pa,因为它们是相同的;流体的流速,m/s 用W表示;低压端与高压端压差用ΔP 表示。
并且V=wA (6)
所以ΔP=1/2ρV2/A2 (7)
流量和差压在节流装置的管道里是会发生正比的平方关系。这也是因为威力巴流量计有方便的清洗、安装条件,测量流量范围宽,高精度。此流量计具有防堵的功能,但是对于焦油类的流体不好清理,只适用于清洁的流体,因为它的孔径非常的小,对于直管的安装有很大的要求,并且直接影响到静压值的湍流过程。
2.4 热式气体质量流量计
传感元件(TA)是较短的介质温度(TA),加热元件是较长的(TS),并且由铂热电阻传感元件共两根组成了热式气体质量流量计,这是一个新开发的高科技项目。为了使TS- TA 温差一样,就要对它的流体密度和速度以及它的热量进行正比的运算,并且由热量通过元件全部带走,这样就形成了更多的功率电路加热元件,流体的质量流量和电路中所输出的功率有很大的关系,这些直接影响到了电路的流体质量和功率的大小,而在价格方面也非常的高。在济钢焦炉中这几项均有使用和试验,效果十分好。
3 总结
① 作者认为,受到安装条件和煤气的限制,使焦化厂的煤气能够更加安全更全面的适用于焦化厂生产,内藏式双文丘里管还需要进一步的进行改进和测量,这些都是经试验证明和试用所得。②计算机技术、仪表行业和自动化行业的发展非常的迅速,所以仪表的分析与分类就证明了流体计量仪表的快速发展。

关键字:煤气  流量计量  检测仪表

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016061315824.html
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