热式质量流量计在焦炉煤气计量中的应用,目前我国煤气流量计量绝大多数采用孔板节流装置,也有一小部分使用涡街流量计,但上述测量装置存在工况不稳定,流量变化大,能源损耗大,安装检修运输不便等问题,我们采用热导式质量流量计直接测量煤气的质量流量。无须进行温压补偿,稳定可靠,并且热式质量流量计结构简单,不存在堵塞问题,加之较大的测量范围和宽量程比,很好地解决了传统流量计在煤气流量测量中的不足。
一、热式质量流量计的测量原理
热式质量流量计的探头(传感器部分)由两个温度检测元件即热敏电阻RTD1、RTD2和一个紧靠在RTD2的恒热源Heater构成,如图1所示:RTD1测量流体的温度T1,作为参比温度,RTD2测量恒热源Heater的温度T2。恒热源有一电流流过,且T2>T1,△T=T1- T2。因为RTD1和RTD2同在流体中,流体流过时,由于分子的碰撞作用,分子将带走Heater的热量,使T2下降,而T1不变。若要使△T保持不变,就应提高恒热源的电流I。为此建立了恒热源加热电流I(下面公式转换为流量计输出电流)和流体质量流速之间的函数关系:
V=f(I);Q=V-S=f(I)•S;
其中: V— 质量流速(m/h);Q— 质量流量(m3/h);I— 输出电流(mA);S— 管道截面(m2)。
根据上述公式, 目前生产厂均有不同的函数表达式,现给出一种表达式仅供参考:
V=Kee(d+b)
其中K,a,b均为常数,由此可见。该流量计在测量流体的质量时,测量结果与流体的温度、压力无关。
二、热式质量流量计的结构
该流量计采用一体化的设计方式,安装方式有插入式和法兰式,传感器和变送器合二为一,直接输出(4~20)mA信号,可与显示仪表或DCS相联接,可显示瞬时流量和累积流量。在煤气测量过程中。流量计探头不可避免地会粘上焦油和粉尘。但由于重力和流体流动的影响。脏污不会粘积厚,因此对热量的传导影响很小。所以只要将流量计的响应时间调到10秒即可。
三、热式质量流量计的主要性能指标
测量范围:(0.025~304)m/s;
温度:(-50~260)℃;
压力:至70MPa;
量程比:100 :1;
准确度:±1%;
输出:(4~20)mA。
四、应用中的几点体会
济钢现有焦炉4座.年产焦碳104万吨。1999年4月在供炼钢的焦炉煤气管道上安装了一套热导式流量计,后又在供宽厚板厂的混合煤气(焦炉与高炉煤气)管道上安装了一套,经过近一年的使用有以下几点体会:
1.该流量计用于测量单一煤气流量没有任何问题,用于测量混合煤气,若混合比有波动,流量值波动就较大。由于该流量计出厂前厂家根据用户提供的参数已输入到表头内,因此测单一煤气也不允许互换。例如购买测焦炉煤气的流量计不可再用于测高炉煤气。
2.该流量计测量原理是靠被测介质带走热量折算成流量。当管道内不输送所测介质时,空气仍会带走部分热量,导致低限出现假流量,4mA时约有10%满量程标尺流量,此时可采用小信号切除。
3.该流量计可采用带煤气不断流施工安装。首先在煤气管道外部焊接球阀底座。其次用手动开孔机开孔,然后拧上球阀。根据需要可随时插入或拔出
热式质量流量计,全过程仅用(1~2)小时,简单、安全、方便。