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。并且热导式质量流量计结构简单,不存在堵塞问题,加之较大的测量范团和宽量程比,很好地解决了传统流量计在煤气流量测量中的不足。

一、热导式质量流量计的测原理

热导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:

图1   热导式质量流量计的探头

RTD1测量流体的温度T1,作为参比温度,RTD2测量恒热源Heaterl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 Heaterf的热量,使T2下降,而T1不变。若要使ΔT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一质量流速(m/h);Q一质量流量(mh);I一输出电流(mA);S一管道截面(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=Ke

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、热导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、热导式质量流量计的主要性能指标

测量范围:(0.025-304)m/s

温度:(-50-26O)℃;

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流量计,全过程仅用(1-2)小时,简单、安全、方便。