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    大口徑氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)實(shí)踐

    2020-01-14 13:04:16王小平
    化工設(shè)計(jì)通訊 2020年6期
    關(guān)鍵詞:口徑管路流速

    王小平

    (重慶科技檢測中心,重慶 401121)

    近年來,各種非標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)依據(jù)自身特點(diǎn),在氣體測量工作中取得了有效的應(yīng)用成果,例如環(huán)形孔板流量計(jì)、均速管流量計(jì)、彎管流量計(jì)以及V型錐流量計(jì)等。然而非標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)在應(yīng)用中也存在一定的劣勢,那便是部分流量類型未能得到國家標(biāo)準(zhǔn)支持,同時(shí)在測量中無法準(zhǔn)確控制偏差值,因此會(huì)對最終測量結(jié)果構(gòu)成一定的影響。此外,當(dāng)前我國還沒有口徑大于400mm且滿足圓管形式的流量計(jì),這樣在風(fēng)洞均勻流暢下游中無法提供準(zhǔn)確檢測?;诖耍狙芯繉⒋罂趶阶鳛榍腥胍暯?,針對氣體流量計(jì)的在線檢測技術(shù)進(jìn)行研究,對流量計(jì)的制造與發(fā)展具有重要意義。

    1 相關(guān)原理及系統(tǒng)概述

    國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3966《封閉管道流體流量的測量》中規(guī)定了在充滿流體的封閉管道中,處于穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)的體積流量的測量方法,并且規(guī)定了可測定的流速范圍,下限流速為測頭在風(fēng)洞中標(biāo)定的最低流速,具體數(shù)值為3.0m/s左右,上限流速為≤0.25倍的馬赫數(shù)。

    對于圓管來說,將管道橫截面中的半徑數(shù)值代入到測定公式中,并且將平均流速視為等于在各個(gè)半徑上測量各點(diǎn)位實(shí)際數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值,這樣當(dāng)管道內(nèi)部的平均流速等于管路半徑平均速度所代表的算術(shù)平均值時(shí),就可以利用平均流速對各個(gè)局部流速的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行估算。這樣不僅能夠?qū)Υ罂趶綒怏w流量計(jì)的在線檢測提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考,還能夠?qū)y頭的應(yīng)用數(shù)量提供參考??紤]到測頭支桿對堵塞問題的影響,需要根據(jù)測頭實(shí)際插入深度來計(jì)算影響數(shù)值,進(jìn)而減少最終檢測結(jié)果的誤差[1]。

    本次研究在檢測環(huán)節(jié)采用FC2000系列流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行測定,該型號(hào)計(jì)算機(jī)是一款全參數(shù)補(bǔ)償、多通道、具備歷史記憶與數(shù)據(jù)顯示功能的綜合性計(jì)算系統(tǒng),同時(shí)該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能良好,能夠與高性能流量顯示儀表相結(jié)合,這樣可以針對氣體流量計(jì)測頭處的壓力、差壓以及溫度變化情況進(jìn)行準(zhǔn)確測量。該流量計(jì)算機(jī)的功能具體如下:

    ①接受各測頭的差壓信號(hào)與管道壓力、溫度信號(hào),并且根據(jù)預(yù)先設(shè)定的校準(zhǔn)系數(shù)對局部流速進(jìn)行對比分析,以對測頭系數(shù)進(jìn)行非線性修正。②該氣體流量計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)ISO3966《封閉管道中流體流量的測量》規(guī)定計(jì)算出管道中的平均流速,并且根據(jù)管道內(nèi)部不同區(qū)域的流速差值計(jì)算出任意位置的流速。③根據(jù)有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)準(zhǔn)則,針對管道內(nèi)部的壓力、溫度、組分補(bǔ)償?shù)葏?shù)進(jìn)行綜合計(jì)算,并且在大口徑氣體流量計(jì)在線檢測結(jié)果中得以體現(xiàn),這樣可以使最終的體積流量值與檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確[2]。

    2 防堵塞優(yōu)化措施

    在開展大口徑氣體流量計(jì)檢測時(shí),有時(shí)會(huì)涉及管路堵塞問題,這樣會(huì)嚴(yán)重影響到檢測結(jié)果,因此需要針對管路堵塞問題制定相應(yīng)的優(yōu)化措施,這樣才能從本質(zhì)環(huán)節(jié)提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如,針對測量煤氣等臟污介質(zhì)的要求,測管式流量計(jì)的測頭在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要作出調(diào)整優(yōu)化,吸取其他類型流量計(jì)的優(yōu)勢,在分析均勻管式流量計(jì)取孔容易堵塞機(jī)理的基礎(chǔ)上,可以采用獨(dú)特蹄形切口結(jié)構(gòu),由于均速管流量計(jì)在測桿中不同區(qū)域的檢測數(shù)值存在差異,因此可以在壓孔之間進(jìn)行測量,并且針對這種情況構(gòu)成的介質(zhì)進(jìn)行清除。介質(zhì)在流動(dòng)過程中還會(huì)產(chǎn)生粉塵,進(jìn)而出現(xiàn)沉積現(xiàn)象,造成管路堵塞[3]。

    與此同時(shí),大多數(shù)工業(yè)煤氣中都含有水分,并且以水蒸氣的狀態(tài)附著在煤氣之中,也就是所謂的濕煤氣,當(dāng)濕煤氣流入取壓孔內(nèi)時(shí),會(huì)與管路內(nèi)原先的水蒸氣接觸,使管路內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水,當(dāng)冷凝水含量增多時(shí)還會(huì)對管路內(nèi)的粉塵產(chǎn)生連鎖反應(yīng),這時(shí)候會(huì)使堵塞面積進(jìn)一步擴(kuò)大。

    因此,在解決上述大口徑管路堵塞問題時(shí),首先要將管路內(nèi)部的粉塵與冷凝水混合物析出,并且清楚取壓管內(nèi)部的污垢,通常情況下測桿下端測孔內(nèi)的堵塞情況比較嚴(yán)重,因此需要采用蒸汽或氮?dú)膺M(jìn)行吹掃,同時(shí)還可以針對測桿上端的取壓孔進(jìn)行處理,以達(dá)到對下端取壓孔進(jìn)行疏導(dǎo)的效果。當(dāng)取壓管內(nèi)部介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),將測頭改裝為蹄形切口,這樣在向下安裝時(shí)濕煤氣中的冷凝水會(huì)隨著疏通措施而流出管路,這樣會(huì)有效減少管道中冷凝水的沉積量。此外,可以在測管式流量計(jì)上添加在線吹掃的裝置,這樣在檢測過程中如果發(fā)現(xiàn)管路內(nèi)部有污垢情況可以及時(shí)進(jìn)行清理,可以有效解決大口徑氣體流量計(jì)檢測過程中的管道堵塞情況,提升最終檢測結(jié)果的準(zhǔn)確程度[4]。

    3 大口徑氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)措施

    在大口徑氣體流量計(jì)的在線檢測過程中,首先需要對工藝管道中的阻流零件進(jìn)行測定,例如彎徑管、彎管以及直流管等,尤其是要對多年持續(xù)使用且無法拆卸更換的孔板進(jìn)行測定,并且根據(jù)各種零件與孔板的流量特征進(jìn)行綜合分析,如果能夠重新確定上述阻流零件之間的流量值與差壓關(guān)系,并且將數(shù)據(jù)情況代入到大口徑氣體流量計(jì)的檢測結(jié)果中,就可以使最終的檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

    當(dāng)針對流出系數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí),可以利用阻流零件兩側(cè)的差壓值來計(jì)算經(jīng)過該阻流零件時(shí)產(chǎn)生的流量值,并且結(jié)合測管式流量測量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線標(biāo)定大口徑管線的各種阻流零件。通過將流量計(jì)與計(jì)算機(jī)相連接,可以準(zhǔn)確測定出被測定大口徑管道中的氣體流量,同時(shí)還可以將實(shí)時(shí)壓力與溫度等數(shù)值反映到顯示器中,流量計(jì)算機(jī)根據(jù)ISO3966標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出最終的流量值。這樣將結(jié)果與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對比分析,能夠看出實(shí)際數(shù)值的誤差率較低。此外,為進(jìn)一步提升大口徑氣體流量計(jì)在線測量時(shí)的準(zhǔn)確度,還可以采用多支測管進(jìn)行同步測量,最后結(jié)果取平均值,這樣可以在原有基礎(chǔ)上降低設(shè)備費(fèi)用,強(qiáng)化大口徑氣體流量計(jì)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

    在應(yīng)用大口徑氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)時(shí),還需要注意以下問題:①在常用流量低于3m/s時(shí),需要根據(jù)實(shí)際情況對在線測量技術(shù)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確程度;②在檢測過程中需要全程符合操作規(guī)定要求,嚴(yán)格控制測頭的插入深度;③在振動(dòng)比較大的管道中進(jìn)行檢測時(shí),需要對震動(dòng)影響數(shù)值進(jìn)行分析,并且利用差壓變送器與測管分體安裝的方式,同時(shí)還可以將引壓管替換成軟管,盡量避免振動(dòng)對檢測結(jié)果造成的不良影響。④如果搭配系統(tǒng)的下限流量數(shù)值較低,且流量范圍變化較大的話,可以選用帶有HART通信功能的微壓變送器來輔助檢測。

    4 結(jié)語

    綜上所述,通過對氣體流量計(jì)在線檢測方法的研究,根據(jù)結(jié)果制定《氣體流量計(jì)在線檢測方法研究》報(bào)告??梢越鉀Q以前無法在生產(chǎn)現(xiàn)場對儀表進(jìn)行準(zhǔn)確檢測的問題。同時(shí),該檢測實(shí)驗(yàn)采用與理論相結(jié)合的方式,能夠?qū)Ρ粶y儀表做出精密的判斷,進(jìn)而為用戶提供更好的服務(wù)。通過對氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)的研究,推動(dòng)我國流量在線檢測技術(shù)的發(fā)展,使其更好地為相關(guān)流量檢測企業(yè)和機(jī)構(gòu)提供指導(dǎo)。

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