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理智彎管流量計(jì)鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展

來(lái)源:昆山科爾源儀器儀表有限公司   2025年07月04日 07:06  
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      一、理智彎管流量計(jì)工作原理

      1. 基本原理

      理智彎管流量計(jì)是一種差壓式流量計(jì),但其差壓的產(chǎn)生與傳統(tǒng)流量計(jì)(如孔板流量計(jì))有本質(zhì)的區(qū)別。理智彎管流量計(jì)是一種節(jié)能型差壓流量計(jì),其傳感器內(nèi)部無(wú)任何插入件和節(jié)流件,它利用流體的慣性原理,根據(jù)自然形成的內(nèi)、外側(cè)壓力不同而產(chǎn)生的壓差,來(lái)測(cè)量流體流量。

      當(dāng)流體流過(guò)彎管傳感器時(shí),由于彎管傳感器壁的導(dǎo)流作用,迫使流體在彎管內(nèi)作類似的圓周運(yùn)動(dòng),而使流體流動(dòng)方向發(fā)生了變化,其主流動(dòng)速度向量也發(fā)生了變化。在進(jìn)口側(cè),由在直管段時(shí)的等速流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成進(jìn)彎管段時(shí)近似梯形的速度分布流動(dòng)狀態(tài),靠近傳感器內(nèi)側(cè)的流體速度大于靠近傳感器外側(cè)的流體速度,且在傳感器中點(diǎn)45°橫截面處流速差值達(dá)到;在出口側(cè),其流速梯形分布的消失過(guò)程基本與進(jìn)口側(cè)形成過(guò)程相對(duì)稱(見下圖)。同樣,流體在流過(guò)彎管傳感器時(shí),其壓力分布也基本上是以彎管傳感器中點(diǎn)45°橫截面為中心對(duì)稱分布的,我們把彎管傳感器中點(diǎn)45°兩側(cè)(外側(cè)、內(nèi)側(cè))的壓力差稱為△P,差壓△p與流體的流速、流體的密度以及作圓周運(yùn)動(dòng)的曲率半徑等因素有關(guān)。因此,只要測(cè)出△P就可以方便地計(jì)算出管道內(nèi)流體的流速,進(jìn)而計(jì)算出管道內(nèi)流體的流量值,這就是斷面主流動(dòng)向量圖理智彎管流量計(jì)的基本測(cè)量原理。

      2. 數(shù)學(xué)表達(dá)式

      理智彎管流量計(jì)流量數(shù)學(xué)表達(dá)式如下:

     

      其中:Q ― 容積流量,單位m3/h;
               D ― 管徑,單位m;
               R ― 曲率半徑,單位m;
               △P― 差壓,單位Pa;
               p ― 流體密度,單位kg/m3,;
               α ― 流量系數(shù)。

      3. 理智彎管流量計(jì)的定型實(shí)驗(yàn)

      理智彎管流量計(jì)先后有3種測(cè)量介質(zhì)通過(guò)國(guó)家流量定點(diǎn)檢測(cè)站的定型實(shí)驗(yàn)。水介質(zhì)在開封國(guó)家水大流量計(jì)量檢定站(見表1)、蒸汽介質(zhì)在煙臺(tái)國(guó)家蒸汽流量檢定站(見表2)、天然氣在四川華陽(yáng)天然氣流量計(jì)量站(見表3)通過(guò)國(guó)家定型實(shí)驗(yàn),最終檢定結(jié)果表明,理智彎管流量計(jì)適合測(cè)量氣(汽)、液體流量,其系統(tǒng)準(zhǔn)確度優(yōu)于1%。

表1

流速(m/s)標(biāo)準(zhǔn)流量(m3/h)儀表示值(m3/h)示值誤差(%)
3.07750.5748.8-0.23
2.47627.8626.0-0.28
2.00509.4510.40.19
1.516384.8384.4-0.10
3.46879.8881.70.21
1.04262.8262.2-0.22
0.51129.7129.5-0.15

      二、應(yīng)用情況

     1. 適用性

      就理智彎管流量計(jì)工作原理和基本結(jié)構(gòu)分析,適應(yīng)鋼鐵企業(yè)復(fù)雜多變的現(xiàn)場(chǎng)要求,尤其適合于對(duì)蒸汽、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、氧氣、氮?dú)狻嚎s空氣、水等介質(zhì)的流量測(cè)量。

      2. 在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用情況

      理智彎管流量計(jì)目前已在山東泰鋼、濟(jì)鋼、青鋼。河北唐鋼、宣鋼、建龍、津西,遼寧北鋼、鞍鋼,河南安鋼,湖北武鋼,安徽馬鋼,上海寶鋼,四川攀鋼,吉林通鋼,貴州水鋼等大中型鋼鐵企業(yè)中得到了不同程度地應(yīng)用測(cè)量介質(zhì)主要以煤氣、空氣、氧氣、蒸汽、水為主。其應(yīng)用效果很好,滿足了計(jì)控處、動(dòng)力廠等部門對(duì)能源計(jì)量科學(xué)化管理的要求。

表2

管徑
(mm)
溫度
( ℃ )
壓力
(MPa)
差壓
(Pa)
標(biāo)準(zhǔn)流量
(kg/h)
儀表示值
(kg/h)
引用相對(duì)誤差
(%)
80142.4200.18578662.9922278.5052258.637-0.88
141.7550.19635711.5471864.8461861.482-0.15
140.6340.19613885.2011530.8201544.4760.61
138.7520.20012390.1661214.4641222.8630.37
133.0600.15531403.257859.044868.6170.45
122.8770.1042334.649395.838383.977-0.53
50128.1760.10437342.578760.753760.613-0.02
123.5970.11365027.848641.230647.9480.88
116.8390.07233427.558482.162484.0890.25
129.8070.08181113.940283.097278.782-0.57
122.0580.0839642.817215.826215.205-0.08
118.2920.0831308.295147.817149.4590.22

表3

流量點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)流量(m3/h)各流量點(diǎn)重復(fù)值(%)各流量點(diǎn)相對(duì)示值誤差(%)
119992.940.030.61
216220.440.010.77
311905.030.030.90
46411.050.040.79
52929.520.070.63
結(jié)果基本誤差(%)流量重復(fù)性(%)流量計(jì)相對(duì)示值誤差(%)
0.930.070.90

      3. 實(shí)施效益

      (1)以唐鋼動(dòng)力廠高爐煤氣測(cè)量2001年4月份應(yīng)用理智彎管流量計(jì)為例,由于對(duì)煤氣進(jìn)行了準(zhǔn)確、可靠計(jì)量,實(shí)現(xiàn)了對(duì)高爐煤氣產(chǎn)耗的動(dòng)態(tài)平衡,降低了放散,年增效益千余萬(wàn)元(見表4)。

表4

項(xiàng)目產(chǎn)氣量
(萬(wàn) m3
平均放散率
(%)
多利用煤氣
(萬(wàn) m3
折合標(biāo)煤
(噸)
年增效益
(萬(wàn)元)
備注
2000年6482968.65000 
2001年6746583.633386833868948 
2002年6841431.7147480474801329 

      注:高爐煤氣熱值按700kcal/m3計(jì)算,標(biāo)煤熱值按7000kcal/kg計(jì)算,標(biāo)煤價(jià)格按280元/噸計(jì)算。

      (2)宣鋼動(dòng)力廠2001年12月份應(yīng)用煤氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例,較好地解決了高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的不平衡問(wèn)題,年創(chuàng)效益800余萬(wàn)元(見表5)。

表5

項(xiàng)目應(yīng)用前應(yīng)用后降低量
焦?fàn)t煤氣不平衡(萬(wàn) m3/月)2407233
高爐煤氣不平衡(萬(wàn) m3/月)33008002500

      三、理智彎管流量計(jì)特點(diǎn)

      通過(guò)鋼鐵企業(yè)應(yīng)用理智彎管流量計(jì)情況分析,該流量計(jì)除計(jì)量準(zhǔn)確、運(yùn)行穩(wěn)定可靠以外,還有以下幾大特點(diǎn):

      (1)低流速、大管徑、大量程比測(cè)量方面優(yōu)勢(shì)突出。
      (2)適應(yīng)于多種介質(zhì)測(cè)量、應(yīng)用范圍廣,且量程比寬、安裝位置好選。
      (3)是節(jié)能型流量計(jì)。理智彎管流量計(jì)安裝在管道自然轉(zhuǎn)彎處,且傳感器內(nèi)無(wú)任何插入件、節(jié)流件,不會(huì)對(duì)流體造成附加的壓力損失。
      (4)彎管傳感器維護(hù)量極小。理智彎管流量計(jì)適合測(cè)量臟、污介質(zhì),且傳感器對(duì)磨損不敏感,可直接焊接在管道上,沒(méi)有易損件,與管道同壽命,避免了定期檢修和跑、冒、滴、漏的麻煩。
      (5)抗干擾能力強(qiáng)。現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)、潮濕、粉塵、電磁輻射等不會(huì)對(duì)該流量計(jì)造成干擾。
      (6)多功能。一塊理智彎管流量計(jì)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多路流量、溫度、壓力等參數(shù)的測(cè)量,且具備完善的通信接口,可以自成系統(tǒng),也可以組態(tài)聯(lián)網(wǎng),并入企業(yè)信息化管理系統(tǒng)。

      四、結(jié)束語(yǔ)

      隨著鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗工作的推進(jìn),對(duì)運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠的現(xiàn)場(chǎng)流量?jī)x表的需求將更加迫切,理智彎管流量計(jì)的應(yīng)用,確實(shí)給我們的計(jì)量管理工作帶來(lái)了極大的方便,也較好地滿足了鋼鐵企業(yè)惡劣、復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的計(jì)量需要,是一種發(fā)展前景的流量計(jì)。

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