阿牛巴流量计在煤气测量中的应用 

0 前言
在冶金行业，煤气作为重要的二次能源，其瞬时流量和累积流量的准确计量，不仅影响着相关控制系统的控制效果，而且也是企业内部市场化运作、进行成本核算的重要依据。在对煤气的组分、工况进行了分析的前提下，调查总结了其它煤气流量计量装置使用经验，安装了六套在线安装式一体化阿牛巴流量计，并以其为核心组建了煤气流量检测系统。经过一年来的运行，成功的实现了对全厂煤气管网的监控和计量。
    1 问题的提出
    在冶金企业生产中，无论是高炉煤气还是转炉煤气，水分、灰尘等杂质含量都比较高，容易产生凝聚沉积物。另外煤气管道管径大、运行压力小，管道内煤气流速小，流量测量难度大。虽然孔板流量计加工安装简单，但是其量程比小、精度低、压损大，不能满足煤气的精确计量。先前使用的菱形巴杆由于其抗堵性较差，产生差压太小，维护时需停产检修，影响了正常生产运行，所以也不能达到要求。
    2 在线安装式一体化阿牛巴流量计特点
    该流量计是美国罗斯蒙特公司产品，采用差压原理检测流量，非常好的解决了孔板流量计在大口径流量测量上的全部问题。它有以下特点。
    2.1 T型防堵设计
    该流量计节流件横断面拥有独特的T型防堵设计结构如图1所示。工作中，流体介质在节流件扁平正面产生一个高压区，流体中的颗粒状杂质被偏转绕过高压区，并流离扁平背面低压取压口的滞流区，颗粒状杂质难以堵塞取压孔，从而减小了在高、低压区发生堵塞的机率。一些杂质的吸附对它的测量精度不会造成在以往其他各种均速管流量计上的灾难性的测量误差。有资料表明当流体中不粘性干燥杂质含量不大于6500mg/m3，对T型阿牛巴流量计几乎是没有影响。

图1 T型防堵设计（白色为高压区，兰色为低压区）
    2.2 槽形取压孔
    管道内流体在管道横截面上速度分布不均匀的，精确的速度式流量计需要得到流体的正确平均流速。该流量计节流件正面高压侧取压孔为槽型设计，槽口长度跨越整个煤气管道横截面，对流体的速度取样达到85%以上，获得比以往各种形状节流件流量计12倍以上的流速取样面积，因而得到平均流速更精确的测量结果、更大的流量差压值。

图2 相对差压信号强度（横坐标）
    2.3 在线插入式安装维护
    安装时，在管道上方加装特殊设计的安装底座和隔离阀，然后穿过隔离阀在管道上开孔并安装一体化阿牛巴流量计。由于隔离阀的存在，使得安装维护可以在不停止煤气运行的情况下进行。由于T型阿牛巴流量计的正面高压取压槽口跨越了整个管道，在提高流体平均测量精度的同时，也大大降低了T型阿牛巴流量计的安装要求。允许在X，Y，Z三轴方向上有±5o的偏差，±5o的偏差是人的眼睛能够明显判断的，安装人员更容易的安装和调试。
    2.4 实时动态温度压力补偿
    一体化阿牛巴流量计内置了0.065%精度的差压变送器、0.065%精度的压力变送器、温度变送器、高速CPU和大容量数据存储器。内置的大容量数据存储器储存了各种流体在不同压力、温度下在计算公式中所需要使用的物理数据，包括密度、粘度、气体常数、压缩系数、等容比热等，根据流体实际变化的工作压力、温度，从数据库中取出对应的数据放入补偿公式中计算。这个流量计算公式还对管道中心孔在不同温度、压力下的热胀冷缩等各种影响进行补偿计算，最大程度的消除了造成流量测量误差的因素。
    3 使用阿牛巴流量计需注意的问题
    （1）阿牛巴流量计的机械尺寸必须根据需要安装的管道尺寸量身定做，在用户提供的参数中必须包括管道外径、壁厚、常用流量等相关参数，在阿牛巴的制造过程中流量测量范围的标定是完全根据用户提供的数据计算设定的。因此，如果凭经验和印象提供流量数据和管道尺寸，就会造成很大的测量误差。
    （2）差压式均速管流量计产生的差压信号一般都比较小，最小只有20～30Pa，均速管流量计产生差压信号的大小和流体工况的雷诺系数密切相关。对于小于1kPa的差压测量，特别是小于0.5kPa的差压，是非常考验变送器性能的。各种均速管流量计在这样低的流速条件下K的波动非常大，影响测量精度。
    （3）在差压信号采集后，尽量不使用引压管道，以提高差压信号传递的信噪比和减少泄露。我们采用了阿牛巴、三阀组和差压变送器一体化的直接安装方式，彻底减除引压管、排污阀和安装支架等设备。这样，不仅减少了使用引压管道而引起的泄露，差压信号失真等问题，而且降低了成本，提高了精度。   
    4 使用效果
    在线式一体化阿牛巴流量计在河南豫光锌业有限公司安装投运一年多来，经过生产实践、对比实验和数据统计，证明在该厂管道煤气测量中效果明显。
    4.1 低流速流量得以测量
    至“煤气发电”的煤气管道管径1500mm，最大流量70000Nm3/h，常用流量45000Nm3/h，使用某Bar型流量计根本测不出流量。使用一体化阿牛巴流量计，实际应用中瞬时流量最小可测量到18000Nm3/h。
    4.2 减少堵塞发生几率
    由开始使用至今，仅“6#高炉”出口处安装的阿牛巴流量计，因意外原因致使该流量计出现一次堵塞，流量测量值由正常100000Nm3/h减小到75000Nm3/h，经在线清理后至今工作正常。
    4.3 在线安装维护不影响生产
    使用其它流量计，需要停止管道煤气的运行，影响正常生产。在线安装式一体化阿牛巴流量计则彻底解决了该问题，对在线安装式一体化阿牛巴流量计进行安装维护时，可以切断隔离阀，确保煤气无泄露，实现安全连续生产。
    5 孔板流量计专家点评：
    综上所述，在选择流量测量装置时，不仅要依据理论知识，更要分析实际的工艺状况和介质特性，选择适合该工况的检测装置。一体化阿牛巴流量计自安装运行一年多，煤气测量、计量精度大幅度提高，取得了良好的经济效益，证明了其在杂质含量高的煤气测量中的可靠性。该煤气计量系统为整个济源钢铁集团的煤气能源核算，以及生产调度，产生了良好的效果。