威力巴流量计在氧气计量中的应用

威力巴流量计在氧气计量中的应用 2010年第5期梅山科技?21? 威力巴流量计在氧气计量中的应用 胡秋艳王国兵 (梅山钢铁公司设备部南京210039) 摘要:在梅钢公司动力量厂际流量计量中常用的流量计主要有孔板流量计,电磁流量 计,超声波流量计和威力巴流量计等.它们分别有着不同的测量原理及特点,因而适用范围 (对象)也有所不同,其中威力巴流量计在公司电厂的富氧氧气计量中取得了比较好的测量效 果.阐述了威力巴流量计的原理,应用及其在投运前的准备事项,并分析比较了威力巴与孔板 两种流量计的压损,从而为威力巴流量计在公司更好的运用提供了参考. 关键词:威力巴流量计;流量测量;孔板;压损;节能 ApplicationofVerabarFlowmeterinOxygenMeasuring HuQiuyanWangGuobing (EquipmentDepartmentofMeishanIron&SteelCo.,Nanjing210039) Keywords:Verabarflowmeter;flowmeasurement;orificeplate;pressurelos s;energyconversa— tion 在工业生产供氧过程中,输氧管道必须配备 相应的流量测量系统.由于要经济核算并收取费 用,致使氧气流量的测量精度越来越引起人们的 关注.以往大多采用孔板来测量氧气流量,并选 用恰当的智能流量仪表自动补偿修正由于氧气压 力及温度变化所引起的误差,以提高计量精度. 孔板结构简单,对流体适应性广且已标准化,但在 实际应用中,有时会产生难以估算的误差,其关键 在于一次检测部分.众所周知,传统的孔板节流 装置存在着难以克服的缺点:量程比太小,通常只 有3:1,使得大小流量不能兼顾,小流量往往计量 不到,致使流量累计值产生很大的误差;其次,孔 板节流装置压损较大,不利于节能,且施工量大, 安装费用高. 梅钢公司的氧气从普莱克斯公司采购并储存 在气罐中,再分送各厂使用.目前电厂富氧鼓风 中的氧气流量计量采用VerisVerabar公司的 V500型威力巴流量计加温压补偿的方法,整个计 量系统具有精度高,可靠性强的特点,系统测量精 度为?1%,能满足公司对气体计量的要求,而且 节能效果明显. 威力巴流量计具有精度高,应用范围广,测量 信号稳定,探头取压孔本质防堵,基本免维护等特 点,一次元件可在线安装和检修,且管道永久压损 小,量程比大干10:1.由于其独有的高强度子弹 头形单片双腔结构均速流量探头,威力巴流量计 正逐渐成为流量测量的新趋势. 1威力巴流量计的原理 威力巴流量计均速流量探头垂直插入管道 进行固定安装(见图1),当流体流过探头 时,在其前部产生一个高压分布区,根据伯 努利方程原理,流体流过探头时速度加快, 在探头后部产生一个低压分布区.威力巴探 头在高,低压区有按一定准则排布的多对取 压孔,通过这些取压孔,威力巴流量计能精 确地检测到由流体平均速度所产生的平均差 压?P.在氧气流量测量中,流量Q与差压 ?P的对应关系为: Q=KC(?P×p)(1) 式(1)中:Q为管道内的体积流量;K为流体系 数;C为常数;p为流体密度.流体系数K在相当 大的一个范围内是常量,不受雷诺数和节流面积 比的影响. ? 22?梅山科技2010年第5期 差压 氧管道 图1威力巴流量计测量系统示意图 2威力巴流量计的应用 2.1差压变送器的选择 每一支威力巴探头使用前都需要根据流体条 件进行差压计算及温度,压力,结构强度分析,并根 据计算出的差压来确定差压变送器的量程选择. 流体条件主要有流体性质,常用流量,管径大小,工 艺管道中流体压力和温度等.计算软件还可以根 据通过实测的差压反算出管道内的流量.根据公 司电厂富氧的使用情况,采用霍尼韦尔公司的STD 一 110型差压变送器,其量程选择为0,5kPa. 2.2显示仪表的选择 显示仪表由检测线路和显示装置构成.电厂 富氧鼓风中的氧气流量采用的是浙江某公司的 XLF一5l型流量计算显示仪,可以使威力巴流量 计的测量结果直观地显示出来,及时了解仪表的 运行情况和装置用气情况,判断装置运行是否良 好.而且还具有以下功能:具有换算,脉冲信号的 加减运算,瞬时流量的显示和流量信号的二次发 送等功能;具有模拟输入输出信号及补偿运算功 能;有各种积算功能,积算参数设定简便,可显示 积算仪累积量;通信功能方面,该仪器可与上位系 统通信;具有自诊断功能;还可以对压力,流量报 警上限进行设定. 2.3威力巴流量计的安装 威力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,基本上与管道直径的大小无关.相比孔板需 要一个4倍管道圆周的焊接所需的费用小得多. 全部的阀和各种仪器的接口只需进行简单的装 配,所需装配费用非常低.应用专用工具,还可以 实现带压在线安装. 为了得到最精确的流量测量,要选取合理的 安装位置,以满足威力巴流量计直管段的要求. 一 般前直管段为管道直径的10倍,后直管段为管 道直径的5倍.如果在安装管道前面有减压阀, 则前直管段要求为管道直径的24倍.核实正确 的管道流向,区分水平管和垂直管以及测量介质 对探头的安装要求.对空气和气体类介质,威力 巴流量计探头安置在管道上半部;对于液体和蒸 汽类介质,威力巴流量计探头安置在管道下半部. 对于液体可使任何气泡回流到管道中,而对于蒸 汽则允许冷凝水进人仪器管道流入冷凝管道中. 对于垂直管道,威力巴流量计可安装在围绕垂直 管道的任何方位,但要满足直管段的要求. 2.4威力巴流量计投运前的准备工作 2.4.1传感器的安装 完成传感器在管道上安装后,投运前必须认 真检查,要求焊接牢固,方向正确,严格保证不泄 漏,插人深度恰当等. 2.4.2仪表的校验 传感器配套仪表有差压变送器和流量计算显 示仪等,都必须经过校验合格后,方可投入使用. 仪表的测量范围要符合传感器和被测介质的要 求.如:被测氧气最大流量Q…=20oooNm’/h, 经计算算出传感器产生的差压最大值?P…= 1.835kPa,则差压变送器的测量范围应调校为0 , 2kPa,对应输出4,20mADC电流信号.对 于流量计算显示仪,应按实时的流量范围,差压范 围,介质密度,温度,压力,流量运算要求等,事先 编程组态输入显示仪,务必使显示仪能正确运算 和显示流量. 2.4.3仪表的接线 传感器与差压变送器,流量显示仪等组成测量 系统,配套仪表的电源线,仪表之间的信号输出与 输入线,控制与报警连线等,在各个仪表的接线板 (又称端子板)上都有明确的标记,必须正确认别 和选择使用,投运前对仪表接线要反复检查无误. 3威力巴与孔板两种流量计的压损比较 孔板流量计不可避免地会在管道中产生永久 压损,威力巴流量计则采用子弹头形的革命性设 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. 孔板流量计压损的经验: 当=0.6时,PPLo=0.6×?P(2) 当=0.7时,PPLo=0.5×?P(3) 胡秋艳王国兵威力巴流量计在氧气计量中的应用?23? 式(2),(3)中:卢为孔板的孑L径比;?P为孔板产 生的差压;PPLo为孔板产生的压损.通过实验可 以得出,威力巴流量计的压损大约为:Lv= 0.03X?尸,该公式由威力巴公司提供. 由于威力巴流量计的差压?PILTL板流量计 的差压?P小一个数量级,而压损的比例又小一 个数量级,所以威力巴的压损和孔板的压损相比 是微乎其微的. 对于节流件的压损带来的功率损失,威力巴 公司提供的计算公式为: P=QXPP(4) 式(4)中:()为流体体积流量;PP为节流件产生 的压损;P为功率损失. 假设一测量点,测量介质为过热蒸汽,管径为 +325nlmX13mm,绝压为3900kPa,温度为 450~C,在此温度和压力下,蒸汽密度为12.5l1 kg/m,流量为50t/h时,威力巴流量计所产牛的 差压为5.600kPa,威力巴探头所产生的压损 PP,Jv=0.03×5.600=0.168kPa. _丁况下(绝压3900kPa,450),介质体积流 量为:p=50t/h?12.511kg/l’ll=3996m/h =1.11m/s 根据式(4)可得威力巴流量计的功率损失 为:P=1.11X0.168=0.186kW. 假设另一相同点使用孔板流量计测量,同样 (上接第20页) 合判定.根据标准,判定结果包括原样放行,降级 或报废等. 质量管理对酸轧机组的宏观掌控担负着极其 重要的责任,通过此模块,各级部门能及时了解酸 轧机组的生产质量状况,为后期即将开展的质量 管理工作指明方向.质量管理模块宏观掌控并监 督着酸轧机组的质量工作,是酸轧机组质量工作 的指明灯. 3.4轧辊管理 轧辊管理的主要目标是:作为二传手,在磨辊 问管理系统与L2系统问传递轧辊信息及换辊实 绩,同时通过收集从轧辊登录到报废全过程的轧 辊信息,达到对轧辊的使用进行生命周期管理的 目的. 酸轧机组作为冷轧轧辊需求量最大的一条机 条件下孔板流量计的压差为30kPa,孔板的= 0.7,孔板所产生的压损为:PPLo=0.5×30= 15kPa. 根据公式(4),孔板流量计的功率损失为:P =1.11X15=16.65kW. 由PPv和PPLo的数值大小可以看出,威力 巴流量计的永久压损比孔板流量计至少低了 98%以上,是一种高效,节能的流量计.相l:t:fL板 流量计而言,1天节约能量1V=(16.65—0.186) X24=395kW?h,1年可节约能量144175kW? h.假设每度电的电费为0.7元,威力巴流量计运 行1年则I:L:fL板流量计节约费用100922元. 4结语 威力巴流量计除具有精度高,测量稳定和容 易安装等特点外,还具有巨大的节能优势.随着 威力巴流量计在电厂中的不断推_ll和应用,对公 司降低施工安装费用及日常运行维护费用,提高 经济效益及计量控制水平都具有极其重要的 意义 参考文献 [1]刘常满.热工检测技术.北京:叶1国计镀出版_丰1:.2005 (编辑l马艳) 组,在L3系统轧辊模块中数据传递量最大.通过 该系统从磨辊问管理系统接收轧辊配辊数据并下 发到酸轧机组lJ2系统,包括轧辊直径,粗糙度等 信息,为轧机模型设定提供依据.此外,轧辊管理 模块还从IJ2过程机接收换辊实绩再传送给磨辊 问管理系统,为后期的轧辊数据追溯提供保证. 4结语 梅钢冷轧厂通过L3系统实现对各机组的生产 管理,对冷轧全厂实行一体化的生产管理和一贯制 的质量控制.酸轧机组通过I』3系统实现机组的统? 筹管理,从,物料跟踪管理,质量,轧辊四方面 掌握机组实时生产情况,为技术人员的技术分析提 供基础数据,为后期生产,质量工作指明方向. (编辑:马艳)