测管式流量计在大口径气体(含烟道气)测量中的应用研究

　　0　引言

　　大口径气体(煤气、空气以及烟道气)流量测量一直是流体测量中的一个难点。在实际中多以孔板作为检测元件,但其主要存在以下问题:①阻力损失大;②测量范围小;③测量脏污介质(如煤气)时孔板取压孔经常堵塞,孔板上游易造成粉尘埋积并在孔板上结垢;④孔板必须在断流的情况下安装拆卸,对于长年运行的工艺管线,维护或更换节流件困难,致使这类孔板数年甚至数十年装在管线上而不能正常运行;⑤管径大于1.0 m的孔板不在国家标准(GB/T 2624—2006)支持范围内,孔板的设计缺乏严格的科学依据。

　　近年来,各种非标准差压式流量计,如:均速管流量计、环形孔板流量计、V型锥流量计、内置式文丘里管流量计、弯管流量计等,依其各自的特点,在大口径流量测量方面做了有益的探索。但是非标准差压式流量计,由于不能像孔板等标准节流件一样有成熟且通行的国际标准支持,所以其仪表系数必须通过实流标定获得。而目前我国还没有口径大于400 mm,满足圆管流的气体标准装置,即使标定采用风洞,由于在风洞均匀流场下游,不能提供多种规格(400 mm、500 mm、600 mm…3 000 mm)足够长(一般为几十倍)的直管段,即在被校表前管道内的流体不能形成充分发展管流,也难以实施准确的比对。因此在推广和使用中遇到了很大的困难。另外,采用标准皮托管进行烟道气流量测量已在实际中应用,但由于结构等原因,在连续测量、耐脏污等方面遇到困难。

　　基于皮托管测量原理的测管式流量计,依据国际标准ISO 3966《封闭管道流体流量的测量—采用皮托静压管的速度面积法》进行系统安装和补偿运算,针对被测介质脏污、含水等因素,在测头和结构上采用独特的设计(已申报专利,专利号: 200420000638.7),以避免堵塞与结垢,可自行排水,并可在工艺管线不断流的情况下,在线进行安装、拆卸和吹扫。若干支测头与FC 2000流量计算机配套构成了完整的大口径流量测量系统。该系统有效地解决了目前大口径气体(特别是煤气)计量存在的上述问题,即成功地采用皮托管对脏污介质进行多点连续测量,与其他大口径煤气测量方法相比,此系统设计有标准可依,测头可在标准装置进行标定,换句话说可以量值溯源。

　　1　原理及引用标准

　　国际标准ISO 3966《封闭管道流体流量的测量———采用皮托静压管的速度面积法》,规定了在充满流体的封密管道内,处于稳定流动状态的体积流量的测量方法。可测量流速范围:下限流速(空气)为测头在风洞中标定的最低流速(约3.0 m/s),上限流速小于0.25倍的马赫数。测头所在位置的局部流速为