楔形流量计在测量焦炉煤气流量中的应用

三联SLFS-XX系列一体化智能型楔形流量计突破了炼焦、炼油、化工等企业中的焦油、沥青、残渣油、石蜡油、易结晶萘油等各种高黏度液体介质的流量测量难题，同时也在化工企业获得广泛应用。在我厂的1号焙烧炉煤气流量测量上使用了该系列焊接安装管接取压型楔形流量计。

一、原理

西安三联测控一体化智能楔形流量计的工作原理是:当充满管道的流体流经楔形孔板时，在楔形孔板上游侧和下游侧测到流体的差压，差压变送器将差压信号转换成(4～20)mA电流信号输出，此信号经人工智能流量运算器处理后，得到流量值。其中，它的节流装置(如图1所示)是一块V形节流件(楔形孔板)。

<CT***> 图1 节流装置</CT***>

流量计算公式为:

式中:qv——体积流量，m3/s；C——流出系数；ε——可膨胀性系数；m——节流面积比，；S1——弓形流通面积，m2；D——管道内径，m；Δp——差压，Pa；ρ——被测介质密度，kg/m3。

S1的计算:

二、组成

1.基本组成

一体化智能型楔形流量计的组成(如图2所示)由一体化楔形流量变换器和人工智能流量运算器两部分组成。其中一体化楔形流量变换器由楔形流量传感器、三阀组板和差压变送器构成。

<CT***> 图2 一体化智能型楔形流量计</CT***>

2.实际组成

测量焦炉煤气所使用的智能楔形流量计的组成(如图3所示)由一体化楔形流量变换器、温度测量、压力测量和人工智能流量运算器四部分组成。其中温度、压力的测量是用于对流体的测量进行温压补偿。

<CT***> 图3 智能楔形流量计</CT***>

三、特点

1.一体化

它集楔形流量传感器、三阀组板和差压变送器于一体，去掉了导压管路、各种阀门和管件，大大提高了系统的测量准确度与可靠性。

2.智能型

通过智能型差压变送器的按键或通讯方式设定。在线修改差压变送器的量程，可大大拓宽系统的流量测量范围度。

3.长期运行准确度高、稳定性好

测量误差:&plu***n;0.5%F·S;长期稳定性:&plu***n;0.2%F·S/Y

4.传感器结构简单、可靠性高、使用寿命长

楔形流量传感器结构简单、可靠，无可移动部件与易损部件，使用寿命长达10年以上。

5.适用范围广

测量介质:除应用于一般气体、液体、蒸汽外，特别适用于高黏度、高腐蚀、易结晶、含悬浮物、长纤维的液体及高含尘气体的流量测量。

测量管径:(10～1500)mm

工作范围:工作温度上限560℃，工作压力上限40MPa。

雷诺系数使用范围广:下限Red=300，上限Red=1×106以上，它可适用于极低雷诺数(Red=300)的液体流量测量。

6.流量测量范围度

流量测量范围度1∶25，***高可达1∶33，当改变差压变送器差压后，可达1∶100以上。

7.介质黏度上限:500MPa·S。

8.***低流速:测量介质***低流速0.01m/s。

四、现场实际应用技术

该流量计采用温度、压力补偿方法，现场流量积算仪进行累积、计算，显示并输出(4～20)mA到计算机进行显示、累计及控制。

1.流量积算仪的运算原理

仪表的补偿运算步骤:

(1)先运算出补偿前流量F=V×FdIH+FSc

V——输入的电压或电流信号，数值为0%～100%，运算前根据参数中Cut及CF的设置对V进行小信号切除及开方/不开方处理。

FdIH——流量传感器的量程。

FSc——流量信号测量平移修正(修正补偿前瞬时流量信号由于传感器零点偏移而产生的测量误差。

(2)根据补偿类型参数bC的设置，由公式算出温压补偿密度比值ρB/ρo

ρB/ρo=(P+PA)×(Co+273.2)/((Po+0.1013)+(C+273.2))

公式中ρB气体温压补偿运算后得出的实际密度，ρo气体在设计温度Co及设计压力Po下的密度，P为当前实际压力(表压)，C为当前实际温度(℃)，PA为当地大气压力，0.1013(MPa)为1标准大气压力。

(3)根据ρB/ρo运算出补偿后的流量FB:

FB=F×ρB/ρo(温压补偿密度比值不开方)

或(温压补偿密度比值要开方)

2.技术参数设定

(1)智能流量积算仪(以AI-708Y型为例)

①SPE=125 批量控制流量累积速率时间为1min。

②Sn=622 采用Pt100型热电阻温度补偿;压力信号输入为(1～5)V,从1+、2-端输入；流量输入信号为(4～20)mA。

③Co=200.0 流量传感器设计工作温度为200℃。

④CdIH=200.0 温度测量是一种定义为(0～200.00)℃。

⑤Po=0.06MPa 流量传感器设计工作压力为0.06MPa。

⑥PA=0.093MPa 仪表使用点大气压力/温度补偿系数为0.093。

⑦PdIH=0.06 压力测量量程定义为(0～0.06)MPa。

⑧Cut=0.15% 流量小信号切除比率为0.15%。

⑨FdIP=2 流量小数点位置为××.××。

⑩FdIH=15 流量测量量程定义为(0～15)km3/h。

(11)bC=1 一般气体，温度压力补偿(有理想气体状态方程运算)。

(12)FoH=15 变送输出流量量程，即:20mA对应15km3/h。

(13)IoL=40 变送输出电流下限为4mA。

(14)IoL=200 变送输出电流下限为20mA。

(2)智能差压变送器(以横河EJA120A为例)

①PRESS UNIT 差压单位为:kPa。

②LOW RANGE 实际测量范围下限值为0。

③HIGH RANGE 实际测量范围上限值为2.134。

④AMMP DAMPING 阻尼时间常数为2S。

⑤OUTPUT MODE 输出方式为线性。

⑥LOW CUT 低截止为0%。

⑦REV OUTPUT 输出方向为正向。

⑧H/L SWAP 引压方向为正向。

(3)智能压力变送器

①PRESS UNIT 差压单位为MPa。

②LOW RANGE 实际测量范围下限值为0。

③HIGH RANGE 实际测量范围上限值为0.06。

④AMMP DAMPING 阻尼时间常数为2S。

⑤OUTPUT MODE 输出方式为线性。

⑥LOW CUT 低截止为0%。

⑦REV OUTPUT 输出方向为正向。

(4)接线图

<CT***> 图4 接线图</CT***>

五、评价

一体化智能型楔形流量计安装投用以来，稳定性良好，测量数据在误差范围之内，避免了阿牛巴流量计易堵、超声波流量计不耐腐蚀的缺陷，体现出它在测量焦炉煤气上的优势。如今，它所提供的数据已作为1号焙烧炉煤气计量的重要依据。