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靶式流量計(jì)在回轉(zhuǎn)窯焦?fàn)t煤氣中的應(yīng)用

　　1 前言

　　靶式流量計(jì)是八十年代開(kāi)始開(kāi)始逐步走向?qū)嵱玫囊环N新型流量計(jì)，其檢測(cè)件是一個(gè)方形阻流件（又稱靶片），不會(huì)在節(jié)流件上游側(cè)產(chǎn)生滯流。因此鋼鐵行業(yè)近年來(lái)在焦化廠焦油、蒸汽、天然氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、水等介質(zhì)的測(cè)量中也廣泛采用靶式流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。我廠在二期鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯窯頭的焦?fàn)t煤氣流量測(cè)量上使用了該流量計(jì)，效果良好。

　　2 靶式流量計(jì)原理與結(jié)構(gòu)

　　靶式流量計(jì)是在傳統(tǒng)靶式流量計(jì)測(cè)量原理的基礎(chǔ)上，充分利用其最優(yōu)秀的特點(diǎn)，結(jié)合新型傳感器技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)上研制、開(kāi)發(fā)而成的全新型力感應(yīng)靶式流量計(jì)，它既具有傳統(tǒng)靶式、孔板、渦街等流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件的特點(diǎn)，同時(shí)又具有與容積式流量計(jì)相媲美的測(cè)量準(zhǔn)確度，加之其特有的抗干擾，抗雜質(zhì)性能，輕便又可靠的特點(diǎn)，廣泛使用于石油、化工、能源、食品、環(huán)保、水利等各個(gè)領(lǐng)域。

　　2.1 一體化智能型靶式流量計(jì)

　　一體化智能型靶式流量計(jì)的組成由一體化靶式流量變送器和人工智能流量器兩部分組成。其中一體化靶式流量變送器由靶式流量傳感器、轉(zhuǎn)接板和差壓變送器構(gòu)成。一體化智能型靶式流量計(jì)的工作原理是：當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)靶式孔板時(shí)，其下游側(cè)動(dòng)壓增加，靜壓減小，由差壓變送器在靶式孔板下游側(cè)出流體的差壓，并將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)為4～20mA.dc電流信號(hào)輸出，此信號(hào)經(jīng)人工智能流量運(yùn)算器處理后，其示值即為流量值。在我廠二期回轉(zhuǎn)窯窯頭測(cè)量焦?fàn)t煤氣所使用的靶式流量計(jì)由一體化靶式流量變送器、溫度測(cè)量、壓力測(cè)量和人工智能流量運(yùn)算器四部分組成。其中溫度、壓力的測(cè)量是用于對(duì)流體的測(cè)量進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。

　　2.2 一體化靶式流量計(jì)的特點(diǎn)

　　（1）長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行精度高。（2）流量范圍度寬。（3）適用范圍極廣。（4）防粘附靶式傳感器。（5）耐磨損、壽命長(zhǎng)、可靠性高。（6）永久壓損比孔板小。（7）一體型結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)安裝無(wú)需安裝導(dǎo)壓管路，直接與管道進(jìn)行螺紋或法蘭連接。施工省時(shí)省力，維護(hù)方便。

　　3 智能流量計(jì)測(cè)量計(jì)算

　　當(dāng)介質(zhì)在測(cè)量管中流動(dòng)時(shí)，因其自身的動(dòng)能通過(guò)阻流件（靶片）時(shí)而產(chǎn)生的壓差，并對(duì)阻流件有一作用力，其作用力的大小與介質(zhì)流速的平方成正比。阻流件(靶片)接受的作用力F，經(jīng)剛性連接的傳遞件（測(cè)桿）傳至電容力傳感器，電容力傳感器產(chǎn)生電壓信號(hào)輸出。
 

　　如圖2：

　　4 一體化智能靶式流量計(jì)的應(yīng)用

　　我們廠以前測(cè)量焦?fàn)t煤氣流量使用的是錐形流量計(jì)，時(shí)間一長(zhǎng)焦油就容易堵塞，而且容易結(jié)晶易結(jié)垢，給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大的影響。為此我們從新設(shè)計(jì)和安裝，根據(jù)工況條件和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)我們選用了一體化智能靶式流量計(jì)。用靶式流量計(jì)后，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，故障率極低，效果顯著。

　　根據(jù)我們已知的條件，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和驗(yàn)算：

　　設(shè)計(jì)壓力絕壓值

　　設(shè)計(jì)溫度（K）T=273.15+t=298.15K

　　工況氣體體積流量qvmax=18743.76m3/h，qvcom=11714.85m3/h，qvmin=2342.9705m3/h

　　雷諾數(shù)ReD，ReDmax=3.58×105，ReDcom=2.24×105，ReDmin=4.47×104

　　而工況管道的內(nèi)徑為

　　通過(guò)公式計(jì)算出靶式比為h/D=0.2996，流通截流比m=0.2518，流通面高h(yuǎn)=185.60mm，流出系數(shù)c=0.6496。

　　氣體通過(guò)靶式流量計(jì)有壓損，這里只涉及到沿程壓力損失和局部壓力損失，而這里我們只能進(jìn)行估算。

　　沿程壓力損失，

　　局部壓力損失，

　　其中，l，d，ν，ρ，λ，ζ，分別為管道的長(zhǎng)度（mm）、管道的內(nèi)徑（mm）、氣流平均速度（ms），工況介質(zhì)密度（kg/m3）、沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)。

　　最后確定壓力損失Δω￡0.3323kPa，符合要求。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　靶式流量計(jì)自2012年4月投用以來(lái)，穩(wěn)定性良好，測(cè)量數(shù)據(jù)在誤差范圍之內(nèi)，避免了V錐流量計(jì)易堵、超聲波流量計(jì)不耐腐蝕、彎管流量計(jì)測(cè)量不準(zhǔn)確的缺陷，體現(xiàn)出它在測(cè)量焦?fàn)t煤氣上優(yōu)勢(shì)。如今，它所提供的數(shù)據(jù)已作為我廠二期回轉(zhuǎn)窯窯頭焦?fàn)t煤氣計(jì)量的重要依據(jù)。