目前我國煤氣流量計(jì)量絕大多數(shù)采用孔板節(jié)流裝置,也有一小部分使用渦街流量計(jì)。但上述測量裝置存在工況不穩(wěn)定,流量變化大,能源損耗大,安裝檢修運(yùn)輸不便等問題。我們采用熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)直接測量煤氣的質(zhì)量流量,無須進(jìn)行溫壓補(bǔ)償,穩(wěn)定可靠。并且熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,不存在堵塞問題,加之較大的測量范團(tuán)和寬量程比,很好地解決了傳統(tǒng)流量計(jì)在煤氣流量測量中的不足。

一、熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)的測原理

熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)的探頭(傳感器部分)由兩個(gè)溫度檢測元件即熱敏電阻RTD1、RTD2和一個(gè)緊靠在RTD2的恒熱源 Heater構(gòu)成,如圖1所示:

圖1   熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)的探頭

RTD1測量流體的溫度T1,作為參比溫度,RTD2測量恒熱源Heaterl的溫度T2。恒熱源有一電流流過,且T2>T1,△T=T1-T2。因?yàn)镽TD1和RTD2同在流體中,流體流過時(shí),由于分子的碰撞作用,分子將帶走 Heaterf的熱量,使T2下降,而T1不變。若要使ΔT保持不變,就應(yīng)提高恒熱源的電流I。為此建立了恒熱源加熱電流I(下面公式轉(zhuǎn)換為流量計(jì)輸出電流)和流體質(zhì)量流速之間的函數(shù)關(guān)系:V=f(I);Q=V-S=f(I)·S;其中:V一質(zhì)量流速(m/h);Q一質(zhì)量流量(mh);I一輸出電流(mA);S一管道截面(m2)。根據(jù)上述公式,目前生產(chǎn)廠均有不同的函數(shù)表達(dá)式,現(xiàn)給出一種表達(dá)式僅供參考:

V=Ke

其中K,a,b均為常數(shù),由此可見,該流量計(jì)在測量流體的質(zhì)量時(shí),測量結(jié)果與流體的溫度、壓力無關(guān)。

二、熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)的結(jié)構(gòu)

該流量計(jì)采用一體化的設(shè)計(jì)方式,安裝方式有插入式和法蘭式,傳感器和變送器合二為一,直接輸出(4-20)mA信號(hào),可與顯示儀表或DCS相聯(lián)接,可顯示瞬時(shí)流量和累積流量。在煤氣測量過程中,流量計(jì)探頭不可避免地會(huì)粘上焦油和粉塵,但由于重力和流體流動(dòng)的影響,臟污不會(huì)粘積厚,因此對熱量的傳導(dǎo)影響很小,所以只要將流量計(jì)的響應(yīng)時(shí)間調(diào)到10秒即可。

三、熱導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)的主要性能指標(biāo)

測量范圍:(0.025-304)m/s

溫度:(-50-26O)℃;

壓力:至70MPa;

量程比:100:1;

準(zhǔn)確度:±1%;

輸出;(4-20)mA

四、應(yīng)用中的幾點(diǎn)體會(huì)

濟(jì)鋼現(xiàn)有焦?fàn)t4座,年產(chǎn)焦碳104萬噸。1999年4月在供煉鋼的焦?fàn)t煤氣管道上安裝了一套熱導(dǎo)式流量計(jì),后又在供寬厚板廠的混合煤氣(焦?fàn)t與高爐煤氣)管道上安裝了套,經(jīng)過近一年的使用,有以下幾點(diǎn)體會(huì):

1.該流量計(jì)用于測量單一煤氣流量沒有任何問題,用于測量混合煤氣,若混合比有波動(dòng),流量值波動(dòng)就較大。由于該流量計(jì)出廠前廠家根據(jù)用戶提供的參數(shù)已輸入到表頭內(nèi),因此測單一煤氣也不允許互換。例如購買測焦?fàn)t煤氣的流量計(jì)不可再用于測高爐煤氣。

2.該流量計(jì)測量原理是靠被測介質(zhì)帶走熱量折算成流量,當(dāng)管道內(nèi)不輸送所測介質(zhì)時(shí),空氣仍會(huì)帶走部分熱量,導(dǎo)致低限出現(xiàn)假流量,4mA時(shí)約有10%滿量程標(biāo)尺流量,此時(shí)可采用小信號(hào)切除。

3.該流量計(jì)可采用帶煤氣不斷流施工安裝。首先在煤氣管道外部焊接球閥底座,其次用手動(dòng)開孔機(jī)開孔,然后擰上球閥,根據(jù)需要可隨時(shí)插入或拔出流量計(jì),全過程僅用(1-2)小時(shí),簡單、安全、方便。