一、目前焦炉煤气计量中存在的问题

    焦炉煤气是焦化厂炼焦产品的副产品，热值较高，发热效果好，是钢铁企业的主要二次能源。焦化厂、热电厂、炼铁厂、烧结厂、各轧材线加热炉均大量使用焦炉煤气。但是，焦炉煤气的准确计量一直是困扰我公司的一大难题。

    我公司焦炉煤气测量大部分仍采用传统测量方式——差压式孔板流量计。孔板流量计是一种经典的流量计量装置，具有国家标准作为数据支持，计量数据可靠性高。但是净化后的焦炉煤气仍含有焦油、灰尘、萘、水等杂质，焦油、灰尘等杂质黏稠，容易附着于管壁及导压管，因此经常出现导压管路被堵的情况。导压管路一旦被堵，计量的准确性将无从谈起。仪表维护人员大量的精力需放在导压管路的疏通上，由此造成的维护量较大。因此，焦炉煤气计量仪表的防堵问题是目前急需解决的一个难题。

    自2008年4月，我公司先后在烧结厂2＃竖炉焦炉煤气、3＃烧结机焦炉煤气的计量中试用了毕托巴流量计，其中，用于2＃竖炉焦炉煤气计量的毕托巴流量计已经运行了将近两个月，运行数据稳定，至今未出现仪表堵塞。

    二、毕托巴流量计工作原理及特点

    毕托巴流量计是采用皮托管原理提取流体流速（全压-静压＝动压）再换算成流体体积流量与质量流量的差压式流量计。毕托巴传感器采用非收缩节流设计，是一种高效、节能的速度流量探头。

    1.防堵型系统组成及工作原理

    我公司用于焦炉煤气测量的两套毕托巴流量计均为防堵型设计。防堵型毕托巴流量测量系统由防堵型一次测量传感器——毕托巴（无需清灰，本身具有防堵耐磨性能）和高准确度差压变送器组成；利用毕托巴作为流量测量的传感器配合高精度差压变送器测出差压，并将差压信号转换成（4~20）mADC标准电流信号，再引入DCS系统，并用数字显示出差压、瞬时流量、累积流量等参数。

    2.系统特性

    毕托巴流量传感器是国家发改委推荐的节能产品，经过高精度风洞实验标定；采用刚玉材质，从根本上解决了风速测量波动、防堵、耐磨等问题；通过在线疏通，解决了易挂垢介质的流量计量，其测量准确度较高。

    其性能特点如下：

    （1）毕托巴流量传感器能保持长期的高精度

    毕托巴流量计能够在较长时间内保持高精度，其决定因素如下：

    ①毕托巴流量传感器可实现每台探针都在高精度标准风洞上从0m/s的风速到150m/s的吹风标定，测点在管道中心区，并把标定的数据经过复杂的运算得出探针的修正系数，从而使修正后探针提取的中心流速与管道内各点流速的平均值形成对应关系。管道内各点流速的平均值与探针提取中心流速之间的关系是以清华大学几十年的吹风数据为依据的。

    ②在流体力学中流速（差压换算成流速）和流量并不是简单的线性关系，计算流量时采用分段修正的方法对所测信号进行修正。计算时将差压变送器输出的（4~20）mA标准直流信号分n段，用n个修正系数来修正，从而保证智能探针式流量计在全量程范围内的准确度。

    （2）毕托巴流量传感器压力损失小（高节能）

    毕托巴传感器采用了子弹头形设计，使其不仅在流量测量上保持了高精度、高强度和大量程比，还使得管道压损大大降低。毕托巴的一次测量元件由Φ20mm不锈钢制成，其截面积小，在介质管道中压力损失很小。与长径喷嘴、孔板、机翼等节流流量测量装置相比较具有明显的节能效果。    

    （3）毕托巴传感器的可靠性高

    毕托巴传感器的探头由不锈钢材料制成（材质1Cr18Ni9Ti），因探针的构造非常简单，结构设计合理，杂物不容易进去，所以能够长时间保持测量准确度。

    （4）介质管道截面形状适用范围广

    毕托巴流量计对介质管道截面的几何形状无要求，如圆形、方形、长方形等均适用。

    （5）测量流量、介质范围广

    介质流速为（0.2~340）m/s时均可准确测量。对低流速、小流量、大管径测量效果尤佳。

    （6）耐高温高压

    一次元件智能探针选用1Cr18Ni9Ti不锈钢制造而成（根据不同介质的工况要求选型不同），可耐介质最高温度650℃，介质最高压力32MPa。

    （7）节省安装及运行费用

    智能探针节省了大量的安装费用。毕托巴流量计在安装过程中，只需要进行简单的焊接。焊接的工作量从几厘米到十几厘米不等，基本上与管道的直径大小无关。根据经验，管道的管径越大，智能探针在安装上比长径喷嘴、机翼、孔板等节流件节约的费用越多。毕托巴流量计节省了大量的运行费用，与孔板等节流装置相比，投入运行不到一年所节省的费用就可以收回采购成本。

    （8）便于维护清洗

    毕托巴流量计插入式探针结构简单，可以在线插拔，当测量焦炉煤气等脏污介质时，只要将一次阀关闭，可以随时拔出清洗，维护方便。对于管径较大的测点，可以加装蒸汽或氮气反吹装置，反吹时，需将变送器阀门关闭。

    三、安装方式

    防堵型毕托巴安装时采用在水平管道上从上往下的插入式安装方式，安装方式有螺纹连接和法兰连接等多种方式。采用法兰连接安装时，只需要在测量管道上钻一个Φ50mm左右的插入孔，再将法兰连接座定位焊接在管道上，最后，按照要求将毕托巴插入管道中，通过螺栓与法兰紧固即可。

    四、安装步骤与运行

    1.安装步骤

    （1）选择好位置并开孔。在对应的被测介质管道上按照技术参数量好安装前后直管段的距离，找好安装点进行开孔，开孔尺寸根据探针直径大小而定。

    （2）开孔完毕后，焊接连接底座，毕托巴流量计在插入管道前应检查插入尺寸和头部方向，要保证安装后头部位于管道中心线上，即管外径的一半，并且使总压孔对正来流方向。

    （3）在探针插入管道后，底座与管道焊接完毕，引总压和静压的引出口的导压管到变送器，要求两导压管应位于同一水平面，弯度尽量保持一致，防止因两导压管高度不同引起的测量误差，且所有管道接头等连接件应焊接牢固，以杜绝漏气。正常运行后，应检查并保证无泄漏。

    （4）差压变送器固定在适当的支架上。并根据现场情况选择差压变送器安装位置。差压变送器的两个接口应布置在同一水平面内。

    （5）管道和焊口应彻底清洗，在紧固差压变送器前，还应逐个打开一次截止阀，用空气清洗导压管内的焊渣和污物，然后将截止阀关断。

    （6）连接好差压变送器信号线。

    2.投入运行

    （1）将差压变送器24V直流电源投入。

    （2）将两个一次截止阀依次打开。

    （3）进行适当的排污、排气处理，防止导管积气。

    （4）关闭一次阀门，打开变送器两端的排气阀，观察变送器零点是否正确，若有偏差进行调零。

    五、使用效果及总结

    充分考察了解毕托巴流量计后，2008年4月，我公司利用检修机会在烧结厂2＃竖炉焦炉煤气计量中装入了第一台毕托巴流量计，原孔板流量计经清洗后重新装入。经过近两个月的数据比对，毕托巴流量计累积运行数据为801.4km³，孔板流量计累积运行数据为780.1km³。毕托巴流量计运行数据仅比孔板流量计高2.7%，可见毕托巴流量计运行数据的准确度是可信的。3＃105焦炉煤气计量更换为毕托巴流量计后，运行数据稳定，单位产品消耗煤气量和原孔板数据基本一致。