電容式靶式流量計在煤氣站發生爐煤氣流量測量的應用

 目前，機械、冶金、建材、陶瓷行業的許多企業，大多都建有自己的煤氣站，產出的煤氣供其加熱或燒制產品燃用。煤氣站中針對煤氣的熱工測量儀表較多，其中煤氣溫度和壓力的檢測一直備受設計單位及建站企業的重視，因為這兩項指標直接關系系列煤氣發生爐爐況的控制和煤氣的質量。近幾年，由于市場經濟的沖擊，各企業紛紛開始注意降低能耗，zui大限度地減少其產出成本，于是煤氣流量的檢測也開始受到同樣的重視。企業通過對煤氣流量的計量，核算出生產單位體積煤氣所消耗的燃料、原料和動力量，從而估算出煤氣生產成本，以便進行經濟核算。用氣單位、部門的煤氣計量控制，燃氣成本核算，同樣達到了控制成本，節能降耗的目的。

1. 發生爐煤氣流量檢測的特點及對其測量儀表的相應要求首先，煤氣中含有一定的雜質及凈度不穩定。發生爐生產出的煤氣為熱臟煤氣，必須經過一系列的冷卻及凈化工序，才能成為較為潔凈的冷煤氣，加壓外供。而冷煤氣中仍含有一定量的油、塵及水汽，而且一旦煤氣凈化工序出現問題，影響其凈化效果，則煤氣凈度便會下降。這就要求其流量測量儀表對臟污流的敏感程度不高為好。

其次，一般煤氣站煤氣的輸送管管徑較粗，其直徑大多都在DN500mm 以上，這就要求其測量儀表必須滿足大管徑測量的要求。

另外，煤氣屬于易燃易爆有毒氣體，其輸送管道和各連接件處要求密封嚴格，所以要求所選儀表便于維護，盡量避免較頻繁的折裝維修。

更為重要的是煤氣輸送有一定的安全流速限制，這樣造成煤氣流速低，同時煤氣介質臟污，造成煤氣測量的難度。

2. 煤氣流量測量儀表的選擇

2.1 儀表選擇原則

（1）針對煤氣站煤氣的特點，所選儀表應滿足其基本測量要求。
（2）煤氣站煤氣流量的檢測主要是提供企業成本核算的依據，所選儀表精度也應達到要求。

2.2 儀表的分析比較和選擇

目前工業上常用的流量測量儀表有差壓式流量計、速度式流量計、容積式流量計及其它一些如渦街流量計等新型流量計。容積式流量計一般用于液體流量的測量，不適于煤氣測量；速度式流量計一般要求安裝于輸送液體的豎直管段上，而且僅適于管道通徑不可過大的場合，這一點也不符合煤氣站煤氣流量測量要求；而渦街式流量計用于小通徑管道煤氣測量還可以，但就一般煤氣站大通管道煤氣的測量便顯得經濟性較差。至今煤氣站的煤氣流量測量儀表大多選用差壓式流量計， 其中孔板式流量計較為普及。

近幾年，隨著電容靶式流量計技術的日益完善和成熟，在大量實際應用中，電容靶式流量計在發生爐煤氣流量檢測中顯示出了其*的一些優勢。

2.2.1 孔板式流量計

（1）孔板式流量計基本原理

當充滿管道的流體流經管道內的節流件時，流束將在節流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節流件前后產生壓差，流體流量越大，產生的壓差愈大，因而可依據此壓差來計算介質流量。

（2）節流裝置的分類及選用

節流裝置按照用途分類，可分為標準節流裝置、低雷諾數裝置、臟污流用裝置、低壓損節流裝置、臨界流節流裝置和混相流節流裝置等六種。其中臟污流用裝置比較適合于煤氣流量檢測。

臟污流裝置包括有園缺孔板、偏心孔板、楔形孔板等。園缺孔板可以避免標準孔板入口處積存臟物，水平安裝時，氣體中含有的固體污物可以順利通過；偏心孔板作用與園缺孔板相同，但其流出系數隨取壓口的位置而變化；楔形孔板同樣可以使氣體中的固體污物通過。

由以上分析可知，被測量的煤氣介質凈度不高的問題，臟污流裝置的三種節流元件均可解決，但偏心孔板公稱直徑范圍一般在DN50~DN350 之間，而楔形孔板公稱直徑僅在DN25~DN250范圍內，若煤氣管徑合適，可以選用偏心孔板或楔形孔板。但若煤氣輸送管徑較大，則只有選擇園缺孔板，其公稱管徑范圍在DN50~DN1500 內，只是其測量精度不高，量程比窄。

2.2.2 電容靶式流量計

（1）電子靶量計基本原理

電容靶式流量計是在管道中間插入一個圓形或方形的阻流件（靶），當介質在測量管中流動時，因其自身的動能通過阻流件（電子靶）時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，其數學方式表達如下：

F=CdAP·V2/2………………⑴

式中：F ——阻流件所受的作用力（Kg）
Cd——物體阻力系數
A ——阻流件對測量管軸向投影面積（mm2）
P ——工況下介質密度（Kg/m3）
v ——介質在測量管中的平均流速（m/s）

阻流件（電子靶）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：

V=KF………………⑵

式中： V——電容力傳感器輸出的電壓（mV）, K——比例常數, F——阻流件（電子靶）所受的作用力（Kg）

由此，此電壓信號經前置放大、AD 轉換及計算機處理后，即可得到相應的瞬時流量和累積總量。

（2）電容靶式流量計優勢

·無可動部件，防堵塞，抗過載，拆卸方便
·壓力損失小，僅為標準孔板的1/2△P 左右
·插入式結構，安裝簡單，無須笨重的殼體，節省費用
·計量準確，精度可達到0.2%
·傳感器不與被測介質接觸,不存在零部件磨損,使用安全可靠
·具有多種安裝方式供選擇，如選擇在線插入式，安裝費用低；在線拆卸式主干管網無須停車
·具有一體化溫度、壓力補償，直接輸出質量或標方
·具有可選小信號切除、非線性修正、濾波時間可選擇
·能準確測量各種常溫、高溫500 度、低溫-200 度工況下的氣體、液體流量
·重復性好，一般為0.05～0.08%，測量快速
·抗干擾，抗雜質能力特強
·抗震動性強，一定范圍內可測脈動流

3. 發生爐煤氣流量計的應用

國內大多數選用孔板式流量計的發生爐煤氣站，其節流元件大多選用標準孔板，其優點是計算數據成熟，其差壓式流量計不經算定便可使用。但運行一段時間后，由于煤氣凈度不夠造成標準孔板表面太臟，致使儀表計量誤差增大，甚至導致取壓孔堵塞。而且因為煤氣壓力一般不高，孔板流量計的壓力損失過大，是孔板流量計測量煤氣的致命缺點。

現在，國內選用電容靶式流量計的發生爐煤氣站越來越多，電容靶式流量計較孔板式流量計用于發生爐煤氣流量檢測有諸多優勢，主要體現在以下幾方面：

（1）壓損僅為標準孔板的1/2；
（2）無可動部件，結構牢固，安裝使用簡單；
（3）抗干擾、干雜質能力強；
（4）經過長周期運行，其穩定性、靈敏度、準確性不會發生明顯變化；
（5）具有一體化溫度、壓力補償，直接輸出標準方。

總結

煤氣站煤氣流量的檢測，雖然近幾年才開始受到重視，但檢測儀表的選用卻很重要，選擇不當，不但增加煤氣站的檢修工作量，而且計量不準確會給企業以誤導，造成能源的浪費。合理選擇煤氣流量計，對于企業能耗的控制至關重要，對于企業進行節能降耗的技術改造及完善管理，具有重要的指導意義。（end）