解决方案 关于某钢铁企业焦化厂V锥流量计改造方案的比较

作者：西安航联测控设备有限公司

由“仪控工程网”编辑整理

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由于钢铁企业生产连续性的特殊性质，很难在短期内停产改造，因此方案Ⅰ就是为解决目前设备处于运行状态下采取的一种应急措施，即带压在管道上开孔Φ40安装托巴均速管，见图1。如图所示可以在原V锥流量计的上游适当位置开一个Φ40的孔（开孔前先焊一底座）将检测杆插入管内，实现检测的目的。

为了适应焦炉煤气腐蚀性较强的特点，可以选择耐腐性较强的316或1Cr18Ni9Ti的材质做测杆。由于介质气体比较脏污而且含水量较大且易结垢，我们还将设置反吹口，可以定期用高压蒸汽吹扫以减小污物在节流件上的结垢。

这一方案只能作为过渡应急使用，因为从长远来看，这种流量计正压的迎流孔毕竟很小对于脏污介质，运行时间一长总是难免堵塞。且要求的前后直管段也较长（前7D后3D详见JB/T5325-91）。另外其中有两个测点经计算如使用托巴式均速管其差压值太小信号无法采集不能使用（见航联公司计算书HL1006-8125、HL1006-8126）。

本方案可用于短时间停产时， 可在管道上开200×400的矩形孔焊一底座，再将双文丘里传感器插入安装（见图2）。

本方案产品由于其传感器有较大的通透孔，因此在测量焦炉煤气、高炉煤气等脏污气体介质时不会发生堵塞。但是为了稳定可靠的测量，在日常仪表维护过程中也要用高压蒸汽定期吹扫。

在相同条件下，插入式亚音速复合型文丘里管压力损失仅为文丘里管的5％，标准孔板的1％，差压值大，系统可靠性高，几乎不用维护保养，特别适用于高炉、焦炉煤气、锅炉风管等大管径气体流量的测量。其前后直管段的要求也较托巴式均速管要短，只需前4D后1.5D。节流件材质为316。

当系统停产大修有较长时间处理流量计的更替时，可以使用本方案产品——多喉孔板。可以将原V锥流量计的两端法兰连接拆除，将与之同安装长度的多喉型孔板换上，进行彻底的更换。我们将按原安装长度和连接法兰规格设计制造多喉孔板。因此只需停产前将吊装工具及吊装方案准备好，施工周期会很快完成，只需正管道气体置换。见图3

多喉孔板是近年来众多行业看好的一种流量计，我公司拥有多喉孔板的国家专利证书，并具有大量的实践经验（见航联公司多喉孔板业绩表及用户证明）。经各行业使用总结其具有以下优点；

1）线性度高、重复性好

由于多孔的设计使其具有对流场进行整流的功能，从而降低了涡流、振动和信号噪声，大大提高了流场稳定性，使线性度大大提高，5:1量程比时，线性度可达±0.3％；7:1量程比时，线性度可达±0.5％；10:1量程比时，线性度可达±1.0％。重复性达到0.15％，从其综合性能指标来看，多喉型孔板已远远超过标准孔板。

2）安装位置要求不高（前后直管段要求短）：

多喉型孔板由于流场稳定，且压力恢复快，大大缩短了对直管段的要求，其前后直管段一般为前1.5D～3D后0.5D～1D，特殊情况时前直管段最小可达0.5D。从而省去大量直管段，尤其是当管道为特殊昂贵材料时，将大大节约资金的投入。

3）永久性压力损失小：

由于多孔对称的设计（没有锐角边），减少了紊流剪切力和涡流的形成，降低了动能的损失，在同样的测量工况下，其永久性压力损失是标准孔板的1/2，从而大大节省了能源，是一种新型的高节能型仪表。

4）耐脏污不易堵塞：

如上所述因减少了紊流剪切力和涡流的形成，大大降低了滞留死区的出现，从而保证脏污介质能顺利通过多个孔，减小了流通孔被堵塞的机会。

5）可直接替换孔板或V锥流量计

由于与孔板或V锥流量计具有相同的使用方法，因此可以直接进行替换，不需要任何配件的变化和相关仪表的更改，它完全可以在已完成的设计图中和系统改造工程中替换标准孔板或V锥流量计。

6）流量测量范围宽

多喉型孔板的性能根据风洞试验数据显示，其流速可以从3m／s到音速；其雷诺数甚至可低于200，大于107；β值可选择在0.25～0.90之间。

7）长期稳定性好

由于其紊流剪切力的明显减小，大幅度降低了介质与节流件直接的摩擦，其β值能保持不变，因此其流出系数比标准孔板相对稳定，从而提高了测量精度。

8）可测高温高压介质

与标准孔板和其它节流装置一样，工作温度可达850℃，工作压力可达42MPa。

9）可测复杂工况介质

由于其柱形孔的结构设计，使其具有可测气液两相和测双向流的功能。用时还可用于对泥浆和含固体颗粒介质的测量。

由于某厂焦炉煤气和高炉煤气属于自产自用，主管道测点考虑到无法停产等因素,我们建议可分期实现对V锥流量计的更换：即在不影响日常生产的前提下带压开孔安装可在线插拔（托巴均速管），在条件允许的情况下再选择安装插入式亚音速复合型文丘里管或多喉型孔板。