一、目前焦?fàn)t煤氣計(jì)量中存在的問題

    焦?fàn)t煤氣是焦化廠煉焦產(chǎn)品的副產(chǎn)品，熱值較高，發(fā)熱效果好，是鋼鐵企業(yè)的主要二次能源。焦化廠、熱電廠、煉鐵廠、燒結(jié)廠、各軋材線加熱爐均大量使用焦?fàn)t煤氣。但是，焦?fàn)t煤氣的準(zhǔn)確計(jì)量一直是困擾我公司的一大難題。

    我公司焦?fàn)t煤氣測量大部分仍采用傳統(tǒng)測量方式——差壓式孔板流量計(jì)?？装辶髁坑?jì)是一種經(jīng)典的流量計(jì)量裝置，具有國家標(biāo)準(zhǔn)作為數(shù)據(jù)支持，計(jì)量數(shù)據(jù)可靠性高。但是凈化后的焦?fàn)t煤氣仍含有焦油、灰塵、萘、水等雜質(zhì)，焦油、灰塵等雜質(zhì)黏稠，容易附著于管壁及導(dǎo)壓管，因此經(jīng)常出現(xiàn)導(dǎo)壓管路被堵的情況。導(dǎo)壓管路一旦被堵，計(jì)量的準(zhǔn)確性將無從談起。儀表維護(hù)人員大量的精力需放在導(dǎo)壓管路的疏通上，由此造成的維護(hù)量較大。因此，焦?fàn)t煤氣計(jì)量儀表的防堵問題是目前急需解決的一個(gè)難題。

    自2008年4月，我公司先后在燒結(jié)廠2＃豎爐焦?fàn)t煤氣、3＃燒結(jié)機(jī)焦?fàn)t煤氣的計(jì)量中試用了畢托巴流量計(jì)，其中，用于2＃豎爐焦?fàn)t煤氣計(jì)量的畢托巴流量計(jì)已經(jīng)運(yùn)行了將近兩個(gè)月，運(yùn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定，至今未出現(xiàn)儀表堵塞。
 

二、畢托巴流量計(jì)工作原理及特點(diǎn)

    畢托巴流量計(jì)是采用皮托管原理提取流體流速（全壓-靜壓＝動壓）再換算成流體體積流量與質(zhì)量流量的差壓式流量計(jì)。畢托巴傳感器采用非收縮節(jié)流設(shè)計(jì)，是一種高效、節(jié)能的速度流量探頭。

    1.防堵型系統(tǒng)組成及工作原理

    我公司用于焦?fàn)t煤氣測量的兩套畢托巴流量計(jì)均為防堵型設(shè)計(jì)。防堵型畢托巴流量測量系統(tǒng)由防堵型一次測量傳感器——畢托巴（無需清灰，本身具有防堵耐磨性能）和高準(zhǔn)確度差壓變送器組成；利用畢托巴作為流量測量的傳感器配合高精度差壓變送器測出差壓，并將差壓信號轉(zhuǎn)換成（4~20）mADC標(biāo)準(zhǔn)電流信號，再引入DCS系統(tǒng)，并用數(shù)字顯示出差壓、瞬時(shí)流量、累積流量等參數(shù)。

    2.系統(tǒng)特性

    畢托巴流量傳感器是國家發(fā)改委推薦的節(jié)能產(chǎn)品，經(jīng)過高精度風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)標(biāo)定；采用剛玉材質(zhì)，從根本上解決了風(fēng)速測量波動、防堵、耐磨等問題；通過在線疏通，解決了易掛垢介質(zhì)的流量計(jì)量，其測量準(zhǔn)確度較高。

    其性能特點(diǎn)如下：

    （1）畢托巴流量傳感器能保持長期的高精度

    畢托巴流量計(jì)能夠在較長時(shí)間內(nèi)保持高精度，其決定因素如下：

    ①畢托巴流量傳感器可實(shí)現(xiàn)每臺探針都在高精度標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞上從0m/s的風(fēng)速到150m/s的吹風(fēng)標(biāo)定，測點(diǎn)在管道中心區(qū)，并把標(biāo)定的數(shù)據(jù)經(jīng)過復(fù)雜的運(yùn)算得出探針的修正系數(shù)，從而使修正后探針提取的中心流速與管道內(nèi)各點(diǎn)流速的平均值形成對應(yīng)關(guān)系。管道內(nèi)各點(diǎn)流速的平均值與探針提取中心流速之間的關(guān)系是以清華大學(xué)幾十年的吹風(fēng)數(shù)據(jù)為依據(jù)的。

    ②在流體力學(xué)中流速（差壓換算成流速）和流量并不是簡單的線性關(guān)系，計(jì)算流量時(shí)采用分段修正的方法對所測信號進(jìn)行修正。計(jì)算時(shí)將差壓變送器輸出的（4~20）mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號分n段，用n個(gè)修正系數(shù)來修正，從而保證智能探針式流量計(jì)在全量程范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度。

    （2）畢托巴流量傳感器壓力損失?。ǜ吖?jié)能）

    畢托巴傳感器采用了子彈頭形設(shè)計(jì)，使其不僅在流量測量上保持了高精度、高強(qiáng)度和大量程比，還使得管道壓損大大降低。畢托巴的一次測量元件由Φ20mm不銹鋼制成，其截面積小，在介質(zhì)管道中壓力損失很小。與長徑噴嘴、孔板、機(jī)翼等節(jié)流流量測量裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果。    

    （3）畢托巴傳感器的可靠性高

    畢托巴傳感器的探頭由不銹鋼材料制成（材質(zhì)1Cr18Ni9Ti），因探針的構(gòu)造非常簡單，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，雜物不容易進(jìn)去，所以能夠長時(shí)間保持測量準(zhǔn)確度。

    （4）介質(zhì)管道截面形狀適用范圍廣

    畢托巴流量計(jì)對介質(zhì)管道截面的幾何形狀無要求，如圓形、方形、長方形等均適用。

    （5）測量流量、介質(zhì)范圍廣

    介質(zhì)流速為（0.2~340）m/s時(shí)均可準(zhǔn)確測量。對低流速、小流量、大管徑測量效果尤佳。

    （6）耐高溫高壓

    一次元件智能探針選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼制造而成（根據(jù)不同介質(zhì)的工況要求選型不同），可耐介質(zhì)最高溫度650℃，介質(zhì)最高壓力32MPa。

    （7）節(jié)省安裝及運(yùn)行費(fèi)用

    智能探針節(jié)省了大量的安裝費(fèi)用。畢托巴流量計(jì)在安裝過程中，只需要進(jìn)行簡單的焊接。焊接的工作量從幾厘米到十幾厘米不等，基本上與管道的直徑大小無關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，管道的管徑越大，智能探針在安裝上比長徑噴嘴、機(jī)翼、孔板等節(jié)流件節(jié)約的費(fèi)用越多。畢托巴流量計(jì)節(jié)省了大量的運(yùn)行費(fèi)用，與孔板等節(jié)流裝置相比，投入運(yùn)行不到一年所節(jié)省的費(fèi)用就可以收回采購成本。

    （8）便于維護(hù)清洗

    畢托巴流量計(jì)插入式探針結(jié)構(gòu)簡單，可以在線插拔，當(dāng)測量焦?fàn)t煤氣等臟污介質(zhì)時(shí)，只要將一次閥關(guān)閉，可以隨時(shí)拔出清洗，維護(hù)方便。對于管徑較大的測點(diǎn)，可以加裝蒸汽或氮?dú)夥创笛b置，反吹時(shí)，需將變送器閥門關(guān)閉。
 

三、安裝方式

    防堵型畢托巴安裝時(shí)采用在水平管道上從上往下的插入式安裝方式，安裝方式有螺紋連接和法蘭連接等多種方式。采用法蘭連接安裝時(shí)，只需要在測量管道上鉆一個(gè)Φ50mm左右的插入孔，再將法蘭連接座定位焊接在管道上，最后，按照要求將畢托巴插入管道中，通過螺栓與法蘭緊固即可。
 

四、安裝步驟與運(yùn)行

    1.安裝步驟

    （1）選擇好位置并開孔。在對應(yīng)的被測介質(zhì)管道上按照技術(shù)參數(shù)量好安裝前后直管段的距離，找好安裝點(diǎn)進(jìn)行開孔，開孔尺寸根據(jù)探針直徑大小而定。

    （2）開孔完畢后，焊接連接底座，畢托巴流量計(jì)在插入管道前應(yīng)檢查插入尺寸和頭部方向，要保證安裝后頭部位于管道中心線上，即管外徑的一半，并且使總壓孔對正來流方向。

    （3）在探針插入管道后，底座與管道焊接完畢，引總壓和靜壓的引出口的導(dǎo)壓管到變送器，要求兩導(dǎo)壓管應(yīng)位于同一水平面，彎度盡量保持一致，防止因兩導(dǎo)壓管高度不同引起的測量誤差，且所有管道接頭等連接件應(yīng)焊接牢固，以杜絕漏氣。正常運(yùn)行后，應(yīng)檢查并保證無泄漏。

    （4）差壓變送器固定在適當(dāng)?shù)闹Ъ苌?。并根?jù)現(xiàn)場情況選擇差壓變送器安裝位置。差壓變送器的兩個(gè)接口應(yīng)布置在同一水平面內(nèi)。

    （5）管道和焊口應(yīng)徹底清洗，在緊固差壓變送器前，還應(yīng)逐個(gè)打開一次截止閥，用空氣清洗導(dǎo)壓管內(nèi)的焊渣和污物，然后將截止閥關(guān)斷。

    （6）連接好差壓變送器信號線。

    2.投入運(yùn)行

    （1）將差壓變送器24V直流電源投入。

    （2）將兩個(gè)一次截止閥依次打開。

    （3）進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐盼邸⑴艢馓幚?，防止?dǎo)管積氣。

    （4）關(guān)閉一次閥門，打開變送器兩端的排氣閥，觀察變送器零點(diǎn)是否正確，若有偏差進(jìn)行調(diào)零。
 

五、使用效果及總結(jié)

    充分考察了解畢托巴流量計(jì)后，2008年4月，我公司利用檢修機(jī)會在燒結(jié)廠2＃豎爐焦?fàn)t煤氣計(jì)量中裝入了第一臺畢托巴流量計(jì)，原孔板流量計(jì)經(jīng)清洗后重新裝入。經(jīng)過近兩個(gè)月的數(shù)據(jù)比對，畢托巴流量計(jì)累積運(yùn)行數(shù)據(jù)為801.4km3，孔板流量計(jì)累積運(yùn)行數(shù)據(jù)為780.1km3。畢托巴流量計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)僅比孔板流量計(jì)高2.7%，可見畢托巴流量計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度是可信的。3＃105焦?fàn)t煤氣計(jì)量更換為畢托巴流量計(jì)后，運(yùn)行數(shù)據(jù)穩(wěn)定，單位產(chǎn)品消耗煤氣量和原孔板數(shù)據(jù)基本一致。

    使用畢托巴流量計(jì)后，不僅數(shù)據(jù)運(yùn)行穩(wěn)定，而且防堵功能出色，至今未出現(xiàn)儀表堵塞情況，大大降低了儀表維護(hù)人員的維護(hù)工作量。畢托巴流量計(jì)壓力損失小，長期運(yùn)行會具有較好的節(jié)能效果。

    但是，由于畢托巴流量計(jì)形成的差壓較小，一般需選用微差壓變送器，對差壓變送器的準(zhǔn)確度要求較高。畢托巴流量計(jì)的安裝要求較高，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)安裝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，否則將會產(chǎn)生較大的測量誤差。