煤氣流量的(de)測量：
煤氣即(城(chéng)鎮)人(rén)工煤氣，是燃氣的(de)一種，是目前城(chéng)市居民和(hé)很多(duō)企事業單位的(de)最主要的(de)燃料。有的(de)還(hái)用(yòng)作化(huà)工産品的(de)原料。
在煤氣生産、輸送和(hé)分(fēn)配各個(gè)環節有大(dà)量的(de)煤氣表，有的(de)用(yòng)于一般監視，有的(de)用(yòng)于貿易結算(suàn)，其中用(yòng)于貿易結算(suàn)的(de)計量系統，國家标準GB/T17167規定了(le)其精确度要求。
（1） 氣流量測量的(de)特點:
a.流體靜壓低、流速低，允許壓損小，一般不允許用(yòng)縮小管徑的(de)方法提高(gāo)流速。
b.流體濕度高(gāo),有的(de)測量對(duì)象還(hái)帶少量水(shuǐ)，在管道底部作分(fēn)層流動。
c.有的(de)測量對(duì)象氫含量高(gāo)，流體密度小，用(yòng)渦街(jiē)流量計測量時(shí)，信号較弱。
d.煤氣發生爐、焦爐等産出的(de)煤氣一般帶焦油之類黏稠物(wù)，有的(de)還(hái)帶一定數量塵埃。
e.測量點位于壓氣機出口時(shí)，存在一定的(de)流動脈動。
f.流體屬易燃易爆介質，儀表有防爆要求。
g.從小到大(dà)各種管徑都有。
h.最小流量與最大(dà)流量差異懸殊。
i.用(yòng)于貿易結算(suàn)的(de)系統，計量精确度要求高(gāo)；作爲一般監視和(hé)過程控制的(de)系統，精确度要求則低一些。
（2）國家标準規定的(de)主要内容 2000年國家質量技術監督局發布了(le)GB/T18215.1《城(chéng)鎮人(rén)工煤氣主要管道流量測量》第一部分(fēn)采用(yòng)标準孔闆節流裝置的(de)方法，對(duì)煤氣流量測量中的(de)有關技術問題作了(le)規定，其中：
①對(duì)流體的(de)要求：“應是均勻的(de)和(hé)單相（或可(kě)以認爲是單相）的(de)流體”。
②煤氣在淨化(huà)過程中都經過洗滌，因此一般水(shuǐ)分(fēn)含量都呈飽和(hé)狀态，相對(duì)濕度爲100％。
③用(yòng)于貿易結算(suàn)的(de)測量系統準确度一般應優于2.5級。基本誤差限以示值的(de)百分(fēn)比表示。
④煤氣流量定義爲濕氣體中的(de)幹部分(fēn)。
⑤測量結果以體積流量表示，并換算(suàn)到标準狀态。标準狀态的(de)定義除了(le)一般取101.325kPa、20℃之外，還(hái)兼顧煤氣行業的(de)傳統，也(yě)可(kě)取供需雙方協商的(de)其他(tā)溫壓和(hé)濕度。
⑥節流裝置采用(yòng)多(duō)管并聯形式。
⑦在存在流動脈動的(de)情況下(xià)，對(duì)測量平均數量提出了(le)以下(xià)措施。
a.在管線上采用(yòng)衰減措施，，安裝濾波器（由容器及管阻組成）。
b.儀表檢測件盡量遠(yuǎn)離脈動源。
c.采用(yòng)盡量大(dà)的(de)β和(hé)Δp，在測量處減小管道直徑。
d.管線、儀表支架安裝牢固。
e.兩根差壓引壓管阻力對(duì)稱。
(2)儀表的(de)類型與使用(yòng) 可(kě)以用(yòng)來(lái)測量氣體的(de)流量計有很多(duō)種，但測量煤氣流量的(de)理(lǐ)想儀表卻幾乎找不到，這(zhè)主要是由煤氣的(de)特點所決定的(de)。由于有焦油等黏稠物(wù)存在，旋轉型的(de)流量計使用(yòng)困難。由于密度小、流速低，渦街(jiē)流量計使用(yòng)困難。由于富含水(shuǐ)氣以及氣體組 分(fēn)有變化(huà)，熱(rè)式流量計也(yě)不理(lǐ)想。最後還(hái)是已經使用(yòng)幾十年的(de)差壓式流量計唱主角。
① 孔闆差壓流量計
a.可(kě)換孔闆節流裝置。國際GB/T18215－2000規定的(de)是标準孔闆。如果測量點流體較髒，需采用(yòng)可(kě)換孔闆節流裝置。這(zhè)樣在不停氣的(de)條件下(xià)，可(kě)對(duì)節流件進行清洗、檢修、更換。可(kě)換孔闆節流裝置典型結構如圖3.18所示。
b.圓缺孔闆。圓缺孔闆是專爲髒污流體流量測量而設計的(de)特殊孔闆。其開孔是一個(gè)圓的(de)一部分(fēn)（圓缺部分(fēn)），這(zhè)個(gè)圓的(de)直徑爲管道内徑的(de)98％。開孔的(de)圓弧部分(fēn)應精确定位，使其與管道同心，如圖3.19所示。
圖3.20水(shuǐ)封排水(shuǐ)示意。
h=p/(gρ) （3.37）
式中 h——液位差，m；
p——煤氣壓力，Pa；
g——重力加速度，m/s2；
ρ——水(shuǐ)的(de)密度，kg/m3。
在寒冷(lěng)季節，排水(shuǐ)設施内甚至地上敷設的(de)煤氣管道的(de)水(shuǐ)都有可(kě)能會結冰，爲防凍害，應采取防凍措施。
②均速管差壓流量計。标準孔闆差壓流量計在煤氣流量測量中有極爲重要的(de)地位，有悠久的(de)使用(yòng)曆史。由于這(zhè)一方法有豐富的(de)實驗數據，設計加工已經标準化(huà)，隻要按标準進行設計、加工、安裝、檢驗和(hé)使用(yòng)，無需進行實流标定，就能達到規定的(de)準确度，因而非常方便，并獲得(de)廣泛應用(yòng)。但是在管徑較大(dà)時(shí)，一套可(kě)換孔闆式節流裝置價格相當可(kě)觀，所以如果測量數據僅用(yòng)于過程監測，精确度要求也(yě)不高(gāo)，那麽就可(kě)選用(yòng)均速管差壓流量計。
均速管差壓式流量計在氣體流量測量中應用(yòng)成敗的(de)關鍵是引壓管不要被水(shuǐ)滴堵住。由于定型的(de)均速管産品所帶的(de)切斷閥多(duō)半爲針型閥，通(tōng)徑較小而流體中的(de)水(shuǐ)氣經冷(lěng)凝變成水(shuǐ)滴，如果針型閥處理(lǐ)得(de)不好或引壓管坡度欠合理(lǐ)，此液滴極易将通(tōng)路封死。
差壓式均速管輸出得(de)差壓信号一般都很小。當流體爲常溫常壓的(de)空氣時(shí)，如果流速爲10m/s，隻能達到62.5Pa差壓[28]。這(zhè)樣，一滴水(shuǐ)滴将差壓傳送通(tōng)道封住,就足以将此差壓全部抵消掉。有的(de)制造商将正負壓切斷閥改爲通(tōng)徑較大(dà)的(de)直通(tōng)閘閥，爲保證儀表的(de)可(kě)靠使用(yòng)創造了(le)條件。均速管典型安裝位置以及同差壓計連接如圖3.21所示。
圖3.21均速管差壓流量計測量煤氣流量的(de)安裝方法
（4）孔闆設計計算(suàn)舉例（節流件爲标準孔闆）詳見本章(zhāng)3.8節．
（5）管道那壁積灰及其對(duì)測量的(de)影(yǐng)響
①積灰普遍存在
a.上海某鋼廠采用(yòng)孔闆流量計測量煤氣發生爐出口煤氣流量，由于煤氣中粉塵含量較高(gāo)，數年後，管道内壁生成一層沉積物(wù)，結垢後同瀝青路面，質地堅韌、不易清理(lǐ)，是煤氣中的(de)煤焦油和(hé)粉塵在管道内壁日積月(yuè)累形成的(de)。
b.上海的(de)另一家鋼廠用(yòng)差壓式流量計測量煤氣流量，
由于擔心孔闆積灰後影(yǐng)響測量精确度，所以節流裝置選用(yòng)文丘裏管，使用(yòng)半年多(duō)後，發現流量示值逐漸偏高(gāo)，于是在停車檢修時(shí)對(duì)文丘裏管拆開檢查，發現文丘裏管内壁積了(le)一層含灰塵的(de)焦油，就連流速最高(gāo)的(de)喉部也(yě)未幸免。但每年一次停車檢修時(shí)，用(yòng)溶液清洗幹淨後仍可(kě)繼續使用(yòng)。
c.重慶鋼鐵集團公司采用(yòng)圓缺孔闆測量高(gāo)爐煤氣流量，在使用(yòng)數年将節流裝置拆下(xià)清洗時(shí)發現，孔闆圓缺部分(fēn)高(gāo)度的(de)1/8～1/6被堆積物(wù)[8]。
d.徐州某化(huà)工廠用(yòng)均速管差壓流量計測量煤氣發生爐出口管（DN700）流量，使用(yòng)一段時(shí)間後，發現流量示值逐漸升高(gāo)，比物(wù)料平衡計算(suàn)結果高(gāo)百分(fēn)之幾。經檢查發現，管道内壁結了(le)一層厚度不等的(de)瀝砂，水(shuǐ)平管道下(xià)部内壁結得(de)較厚，約30mm厚，管道上部内壁結得(de)較薄，約10mm厚。
②處理(lǐ)方法之一。清除沉積物(wù)或更新管道能将沉積在流量計前後一定長(cháng)度得(de)管段内的(de)沉積物(wù)和(hé)節流件表面的(de)沉積物(wù)清除掉而又不損壞儀表，當然能恢複儀表的(de)應有測量精确度。但是沉積物(wù)往往既硬又韌，不易清理(lǐ)，因此，如果有停車機會可(kě)将節流件30D、節流件後15D的(de)管道局部更新，當然是個(gè)好辦法。
③處理(lǐ)方法之二。對(duì)沉積物(wù)引入的(de)誤差進行修正。
a.标準孔闆差壓式流量計。煤氣中的(de)焦油和(hé)粉塵在标準孔闆表面及管道内壁的(de)沉積可(kě)分(fēn)兩種情況。第一種情況是煤氣中粉塵經徹底洗滌過濾的(de)測量對(duì)象，孔闆端面和(hé)管道内壁隻薄薄地結了(le)一層焦油。第二種情況是煤氣中含有較多(duō)粉塵的(de)測量對(duì)象，管道内壁結了(le)一層厚度達數厘米的(de)“瀝青砂”。
對(duì)于前一種情況，鋼管内壁被焦油玷污後，對(duì)流動的(de)煤氣有一定的(de)黏附作用(yòng)，此作用(yòng)引入多(duō)大(dà)的(de)誤差尚無标準規定，很難做(zuò)出估算(suàn)，但影(yǐng)響值肯定微小，以緻可(kě)以忽略不計。管道内壁上的(de)一層焦油雖然可(kě)能有2mm厚。但因煤氣管道直徑一般較大(dà)，例如公稱直徑爲1000mm，因此對(duì)測量影(yǐng)響也(yě)很微小。
對(duì)于後一種情況，影(yǐng)響稍大(dà)些，它是通(tōng)過直徑比β變大(dà)導緻流出系數C變化(huà)及C/ 變化(huà)[1]，進而引起流量示值相應變化(huà)的(de)。例如有一副DN1000标準孔闆，β爲0.7，在雷諾數ReD爲2 105時(shí)
C＝0.5959＋0.0312β2.1－0.1840β8＋0.0029β2.5（
＝0.5959＋0.0312 2.1－0.1840 0.78＋0.0029 0.72.5（
＝0.60402（以角度接取壓爲例）
在管道内壁均勻結了(le)一層20mm厚的(de)沉積物(wù)後，β增大(dà)爲0.7365，令ReD仍爲2 105，按相同的(de)公式計算(suàn)，C爲0.6009，
所以結垢前流量系數
結垢後流量系數
＝0.7153
結垢流量系數變化(huà)率爲
由此引起的(de)流量示值變化(huà)爲－3.2％R。
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