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煤氣即(城鎮(zhèn))人工煤氣,是燃?xì)獾囊环N,是目前城市居民和很多企事業(yè)單位的最主要的燃料。有的還用作化工產(chǎn)品的原料。
在煤氣生產(chǎn)、輸送和分配各個環(huán)節(jié)有大量的煤氣表,有的用于一般監(jiān)視,有的用于貿(mào)易結(jié)算,其中用于貿(mào)易結(jié)算的計量系統(tǒng),國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17167規(guī)定了其精確度要求。
(1)煤氣流量測量的特點(diǎn)
a.流體靜壓低、流速低,允許壓損小,一般不允許用縮小管徑的方法提高流速。
b.流體濕度高,有的測量對象還帶少量水,在管道底部作分層流動。
c.有的測量對象氫含量高,流體密度小,用渦街流量計測量時,信號較弱。
d.煤氣發(fā)生爐、焦?fàn)t等產(chǎn)出的煤氣一般帶焦油之類黏稠物,有的還帶一定數(shù)量塵埃。
e.測量點(diǎn)位于壓氣機(jī)出口時,存在一定的流動脈動。
f.流體屬易燃易爆介質(zhì),儀表有防爆要求。
g.從小到大各種管徑都有。
h.最小流量與最大流量差異懸殊。
i.用于貿(mào)易結(jié)算的系統(tǒng),計量精確度要求高;作為一般監(jiān)視和過程控制的系統(tǒng),精確度要求則低一些。
(2)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要內(nèi)容
2000年國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布了GB/T18215.1《城鎮(zhèn)人工煤氣主要管道流量測量》第一部分采用標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置的方法,對煤氣流量測量中的有關(guān)技術(shù)問題作了規(guī)定,其中:
①對流體的要求:“應(yīng)是均勻的和單相(或可以認(rèn)為是單相)的流體”。
②煤氣在凈化過程中都經(jīng)過洗滌,因此一般水分含量都呈飽和狀態(tài),相對濕度為100%。
③用于貿(mào)易結(jié)算的測量系統(tǒng)準(zhǔn)確度一般應(yīng)優(yōu)于2.5級。基本誤差限以示值的百分比表示。
④煤氣流量定義為濕氣體中的干部分。
⑤測量結(jié)果以體積流量表示,并換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的定義除了一般取101.325kPa、20℃之外,還兼顧煤氣行業(yè)的傳統(tǒng),也可取供需雙方協(xié)商的其他溫壓和濕度。
⑥節(jié)流裝置采用多管并聯(lián)形式。
⑦在存在流動脈動的情況下,對測量平均數(shù)量提出了以下措施。
a.在管線上采用衰減措施,,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.采用盡量大的β和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稱。
3)儀表的類型與使用
可以用來測量氣體的流量計有很多種,但測量煤氣流量的理想儀表卻幾乎找不到,這主要是由煤氣的特點(diǎn)所決定的。由于有焦油等黏稠物存在,旋轉(zhuǎn)型的流量計使用困難。由于密度小、流速低,渦街流量計使用困難。由于富含水氣以及氣體組分有變化,熱式流量計也不理想。最后還是已經(jīng)使用幾十年的差壓式流量計唱主角。
①孔板差壓流量計
a.可換孔板節(jié)流裝置。
國際GB/T18215-2000規(guī)定的是標(biāo)準(zhǔn)孔板。如果測量點(diǎn)流體較臟,需采用可換孔板節(jié)流裝置。這樣在不停氣的條件下,可對節(jié)流件進(jìn)行清洗、檢修、更換??蓳Q孔板節(jié)流裝置典型結(jié)構(gòu)如圖3.18所示。
b.圓缺孔板。
圓缺孔板是專為臟污流體流量測量而設(shè)計的特殊孔板。其開孔是一個圓的一部分(圓缺部分),這個圓的直徑為管道內(nèi)徑的98%。開孔的圓弧部分應(yīng)精確定位,使其與管道同心。
②均速管差壓流量計。
標(biāo)準(zhǔn)孔板差壓流量計在煤氣流量測量中有極為重要的地位,有悠久的使用歷史。由于這一方法有豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),設(shè)計加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,只要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計、加工、安裝、檢驗(yàn)和使用,無需進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定,就能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度,因而非常方便,并獲得廣泛應(yīng)用。但是在管徑較大時,一套可換孔板式節(jié)流裝置價格相當(dāng)可觀,所以如果測量數(shù)據(jù)僅用于過程監(jiān)測,精確度要求也不高,那么就可選用均速管差壓流量計。
均速管差壓式流量計在氣體流量測量中應(yīng)用成敗的關(guān)鍵是引壓管不要被水滴堵住。由于定型的均速管產(chǎn)品所帶的切斷閥多半為針型閥,通徑較小而流體中的水氣經(jīng)冷凝變成水滴,如果針型閥處理得不好或引壓管坡度欠合理,此液滴極易將通路封死。
差壓式均速管輸出得差壓信號一般都很小。當(dāng)流體為常溫常壓的空氣時,如果流速為10m/s,只能達(dá)到62.5Pa差壓[28]。這樣,一滴水滴將差壓傳送通道封住,就足以將此差壓全部抵消掉。有的制造商將正負(fù)壓切斷閥改為通徑較大的直通閘閥,為保證儀表的可靠使用創(chuàng)造了條件。