超声波流量计在管道煤气计量中的应用

    1998年舞阳钢铁公司应用超声波流量计成功地解决了轧钢)‘进)‘煤气总管流量的计量问题。本文就原煤气计量存在的问题及超声波气体流量计的成功应用情况做一分析和总结。

1 管道煤气测量的现状

    舞阳钢铁公司生产中使用发生炉煤气，由于煤气生产工艺和煤气用户负荷的波动，造成煤气流量测量有以下特点:

    (1)流量变化范围大。由于生产节奏的变化，煤气用量的高峰期和低峰期经常相差10倍左右。

    (2)低压力输送，要求检测元件压力损失要小。煤气公司煤气出站压力在8–9kPa之间，而生产上，如,轧钢厂要求压力最低为5kPa以上。这就要求煤气输送管道和流量检测元件的压力损失尽量小，因此，煤气输送的主管道为DN 1400mm,去轧钢,的煤气支管为DN 1000mm，检测元件的压力损失也加以严格的限制。

    (3)煤气流速低。为减少压力损失而采用的巨大管道直接造成煤气流速低，特别是在小流量时。如轧钢进厂煤气流量表量程为20000m3/ h，煤气的最大流速为7m/ s。

    (4)煤气中杂质多、湿度大、有腐蚀性气体，易造成孔板结垢、管道腐蚀、积水、仪表取压系统堵塞等。

2 煤气计量中存在的问题

    目前，舞钢管道煤气流量测量的手段为传统的差压式流量计，其一次检测元件为孔板节流件。根据GB/ T 2624- 93(流量测量节流装置)标准，孔板测量的质量流量公式为:

   式中C为流出系数;β=d/D为直径比;ε为气体的可膨胀系数;ρ1为孔板上游流体密度;Δp为孔板两侧的压力差。

    从孔板的测量原理及应用上看，煤气无法准确计量的因素有三方面。

2. 1孔板测量系统量程范围窄 造成的原因有两方面:

    ( 1)孔板本身的原因

    根据GB/T2624-93标准,节流件的流出系数C是一个无量纲的常数,它的大小取决于节流件形式、取压方式、直径比β、雷诺数及其他因素;可膨胀系数ε的大小与直径比β、流体压力p、差压Δp、可压缩流体的等熵指数有关。在工况条件符合设计工况的条件下,当测量小流量时,流出系数将增大,而可膨胀系数将减少。ε减少的程度远小于C增大的程度,造成仪表显示的流量比实际流量值小。在应用中,孔板的量程比在3∶1以内时,ε和C变化不大,孔板装置本身产生的误差小于0.5%。

    ( 2)差压测量系统的误差

    首先，不考虑孔板装置本身的误差，而目工况条件不变化，以下而的例子说明当量程超出3: 1时，差压测量的小值误差。

    如:一台变送器量程为1000Pa，准确度级别为0. 25级。在流量为1/ 4满量程，即差压为62. 5Pa时，小值误差为: