目前我國煤氣流量計量絕大多數采用孔板節流裝置,也有一小部分使用渦街流量計。但上述測量裝置存在工況不穩定,流量變化大,能源損耗大,安裝檢修運輸不便等問題。我們采用熱導式質量流量計直接測量煤氣的質量流量,無須進行溫壓補償,穩定可靠。并且熱導式質量流量計結構簡單,不存在堵塞問題,加之較大的測量范團和寬量程比,很好地解決了傳統流量計在煤氣流量測量中的不足。

一、熱導式質量流量計的測原理

熱導式質量流量計的探頭(傳感器部分)由兩個溫度檢測元件即熱敏電阻RTD1、RTD2和一個緊靠在RTD2的恒熱源 Heater構成,如圖1所示:

圖1   熱導式質量流量計的探頭

RTD1測量流體的溫度T1,作為參比溫度,RTD2測量恒熱源Heaterl的溫度T2。恒熱源有一電流流過,且T2>T1,△T=T1-T2。因為RTD1和RTD2同在流體中,流體流過時,由于分子的碰撞作用,分子將帶走 Heaterf的熱量,使T2下降,而T1不變。若要使ΔT保持不變,就應提高恒熱源的電流I。為此建立了恒熱源加熱電流I(下面公式轉換為流量計輸出電流)和流體質量流速之間的函數關系:V=f(I);Q=V-S=f(I)·S;其中:V一質量流速(m/h);Q一質量流量(mh);I一輸出電流(mA);S一管道截面(m2)。根據上述公式,目前生產廠均有不同的函數表達式,現給出一種表達式僅供參考:

V=Ke

其中K,a,b均為常數,由此可見,該流量計在測量流體的質量時,測量結果與流體的溫度、壓力無關。

二、熱導式質量流量計的結構

該流量計采用一體化的設計方式,安裝方式有插入式和法蘭式,傳感器和變送器合二為一,直接輸出(4-20)mA信號,可與顯示儀表或DCS相聯接,可顯示瞬時流量和累積流量。在煤氣測量過程中,流量計探頭不可避免地會粘上焦油和粉塵,但由于重力和流體流動的影響,臟污不會粘積厚,因此對熱量的傳導影響很小,所以只要將流量計的響應時間調到10秒即可。

三、熱導式質量流量計的主要性能指標

測量范圍:(0.025-304)m/s

溫度:(-50-26O)℃;

壓力:至70MPa;

量程比:100:1;

準確度:±1%;

輸出;(4-20)mA

四、應用中的幾點體會

濟鋼現有焦爐4座,年產焦碳104萬噸。1999年4月在供煉鋼的焦爐煤氣管道上安裝了一套熱導式流量計,后又在供寬厚板廠的混合煤氣(焦爐與高爐煤氣)管道上安裝了套,經過近一年的使用,有以下幾點體會:

1.該流量計用于測量單一煤氣流量沒有任何問題,用于測量混合煤氣,若混合比有波動,流量值波動就較大。由于該流量計出廠前廠家根據用戶提供的參數已輸入到表頭內,因此測單一煤氣也不允許互換。例如購買測焦爐煤氣的流量計不可再用于測高爐煤氣。

2.該流量計測量原理是靠被測介質帶走熱量折算成流量,當管道內不輸送所測介質時,空氣仍會帶走部分熱量,導致低限出現假流量,4mA時約有10%滿量程標尺流量,此時可采用小信號切除。

3.該流量計可采用帶煤氣不斷流施工安裝。首先在煤氣管道外部焊接球閥底座,其次用手動開孔機開孔,然后擰上球閥,根據需要可隨時插入或拔出流量計,全過程僅用(1-2)小時,簡單、安全、方便。