韦力巴流量计在转炉煤气计量中的应用
摘要:从韦力巴流量计的测量原理和性能优点出发,结合在钢铁厂转炉煤气计量中应用,讨论在实际使用中韦力巴流量计的投运和维护中需要注意的相关事项。
下载论文网 关键词:韦力巴流量计 转炉煤气 流量计量 0 引言 以孔板、喷咀、文丘里管及均速管为代表的差压式流量计虽然经历过漫长的发展过程,在一定时期对流量做出过重要贡献,但上述流量传感器没有很好解决精度低、测量范围度窄、易磨损、现场安装条件要求高,不能测量混相流、脏污流等一系问题。
鉴于此,国内外众多流量专家致力于新型差压流量传感器的研究和开发,以弥补孔板、喷咀、文丘里管及均速管的不足之处,各种特殊节流元件层出不穷,韦力巴流量计就是其中的佼佼者。
1 工作原理 1.1 理论基础 韦力巴流量计是运用差压式的工作原理设计生产的一种新型插入式流量测量仪表,由一体化韦力巴传感器、差压变送器和积算仪等组成流量测量系统,其是在皮托管测速原理的基础上,运用航空动力学原理,根据ISO396“封闭管道中流体流量的测量―速度面积法”国际标准而设计制造,依据伯努利方程和连续性方程,计算方式和形式符合ISO—5167国际标准。
其简化公式: ,,其中:α为流量系数;ε为可膨胀系数;D为工艺管道内径;△P为差压值;ρ工矿密度。
在管道中插入一根韦力巴传感器,当流体流过传感器时,在其前部迎流方向产生一个高压分布区,在其后部产生一个低压分布区。
传感器在高、低压区有按一定规则排列的多对(一般为三对)取压孔,分别测量流体的全压力,包括平均速度压力P1和静压力P2。
将P1和P2分别引入差压变送器,测量出差压△P=P1—P2,△P反映流体平均速度的大小,以此可推算出流体的流量。
2 性能特点 2.1 稳定的信号 输出的信号为非脉冲信号,稳定性为±0.1%。
2.2 卓越的长期高精度 准确度为±0.5～1%,重复测量精度达±0.1%,它能够保持长期输出非常稳定的差压信号,这是因为:①磨损,腐蚀以及粘附的油污灰尘等因素对韦力巴流量计系数影响不大,但这些因素使孔板的流量系数增大,而且会增加到20%以上,由 此产生的误差将也达到20%以上。
②结构上没有可移动部件。
③设计上排除了堵塞现象的发生,高静压区围绕着探头,这样高压取压孔就很难被堵塞,此外,低压孔取位于探头后侧两边,而流体从表面流过,于是,低压孔不会被掠动,而其它的探头容易堵塞,因为它们的低压取压孔在杂质聚集的低压波动区域。
④流量系数(K值)是线性的,不像孔板式或喷嘴式随意雷诺数和流速而变化。
2.3最低的安装费用①韦力巴流量计重量轻,安装拆卸方便,无需起重工具只需要进行几英寸的线条焊接,通常可以在不停车的情况下进行安装或拆卸,完成安装是非常简单和快捷的。
②应用专用工具,可以实现带压在线安装。
③全部的阀和各种仪器的接口只需进行简单的装配,需要非常低的装配费用,例如:在直径200mm的管道上安装流量计,韦力巴只有一条长150mm的焊缝,而孔板有2条共长1200mm长的焊缝。
就工时来讲,安装一只韦力巴流量计只需要1.5工时,而安装一只孔板却需12工时。
2.4非常低的运行费用 ①它是一种非收缩节流的设计,作为一种插入式流量探头,韦力巴的运行费用是最低的。
②韦力巴只产生非常低的永久性压力损耗,永久压力损失仅占差压的2～15%,典型的少于0.7KPa,而一般孔板的永久损失却要占差压的40～80%。
③一个孔板元件所产生的永久性压力损耗超过14KPa。
④与孔板比较,韦力巴的能量损耗降低了95%,例如:在直径1000mm的管道上使用阿牛巴流量计,一年的能量损耗只有几百元,当使用孔板时,一年的能量损耗高达2万余元。
2.5 可测多种介质,应用方位广 ①测量介质范围:气体,蒸汽,液体;②测量管径范围:8mm—1200mm;③测量压力范围:一般0—210kgf/cm2,特殊情况应用可达420kgf/cm2;④测量温度范围:一般为—100—505℃,特殊情况应用可达805℃。
3 投运和维护 3.1 投运前的准备工作 ①传感器安装完成传感器在管道上安装后,投运前必须认真检查,要求焊接牢固,方向正确,严格不泄漏,插入深度恰当等。
例如被测空气最大流量Qmax=5000m3/h,经计算算出传感器产生的差压最大值△Pmax=0.6Kpa,则差压变送器的测量范围应调校为0～0.6KPa,对应输出4～20m ADC电流信号。
③仪表接线传感器与差压变送器、流量积算仪等组成测量系统,配套仪表的电源线,仪表之间的信号输出与输入线,控制与报警联线等,在各个仪表的端子板上都有明确的标记,必须正确认别和选择使用,投运前对仪表接线要反复检查无误,安装前,必须认真阅读《韦力巴流量计使用说明书》,遵从说明书的指导进行工作。
3.2流量计的投运工作 ①测量系统关闭投运准备工作已完成,被测介质充满工艺管道流动,传感器测量系统暂时处于关闭状态,这时应使三阀组的平衡阀处于开启状态,高压阀P1和低压阀P2处于关闭状态。
配套仪表处于供电状态,预热约15分钟。
在三阀组上打开 P1阀和P2阀,平衡阀仍处于开启。
这时,差压变送器己充入被测气体,打开变送器上的排污阀,迅速排出脏液或气体后关闭。
输出与差压△P对应的信号电流I,△P从信号电流值(mA)可算出差压△P值。
如果上述工作均顺利,流量计工作正常,投运工作便完成,交付生产使用。
3.3流量计的维护韦力巴流量计维护工作少,但对某些场合,被测介质的使用条件与设计条件偏离较大时,就需作些现场参数修正等工作。
①生产过程不连续,时停时开的场合。
应注意流量计维护。
当生产过程停产时,应该将三阀组的平衡阀打开,高压阀P1和低压阀 P2关闭,差压变送器处于无差压输入状态。
当生产过程恢复时,应重新将P1和P2打开后。
②对于某些含尘量多的被测介质,例如粗煤气、工业用水、潮湿气体等,预计可能堵塞探头取压孔时,应定时进行吹洗;吹洗方法用压缩空气引入传感器反吹,把高压孔和低压孔粘上的尘粒吹掉,防止堵塞现象发生;每次吹洗时间不超过30秒,在这段时间应把通向差压变送器的引压管路关闭,吹洗完毕再重新开启;在个别不允许吹入压缩空气的场合,例如高温煤气,则可用蒸汽进行吹洗。
4 结束语 韦力巴流量计是一种在精度、功效及可靠方面达到了无比卓越程度的传感元件,可测量气体、液体、蒸汽和腐蚀性介质等多种流体, 具有测量准确,精度高、永久压损低、量程比大、安装方便简单、安装费用低、基本免维护等特点,把韦力巴流量计应用到转炉煤气流量测量中,基本克服了孔板流量计存在的一些缺点,目前在许多钢铁企业中得到应用。
参考文献: [1]杨有涛.等主编.气体流量计,中国计量出版社,2007年09月. [2]徐英华,杨有涛.主编.流量及分析仪表,中国计量出版社,2008年05月. [3]王锁庭.主编.过程测量及仪表,郭剑花,化学工业出版社,2010年07月.