威力巴流量计在转炉烟气和煤气计量中的应用

一 概述

在计量领域中，流体流量的检测是各行各业加强能源管理、进行财务结算、经济核算、效益分析评价以至决策的重要依据。也是企业监控生产过程，使其优质、高效、安全、平稳运行、改善环境的重要手段。从另一个角度上说，计量就是眼睛、就是金钱、就是效益。现代企业对流量计量的要求越来越高，主要反映在稳定性、可靠性、准确性上。在转炉炼钢生产中的煤气及烟气流量检测就很具有代表性。

二 威力巴流量测量系统

利用差压原理进行流量测量是当今世界上最可靠的流量测量方式之一，其代表产品――孔板有着悠久的历史，人们对它的安装、使用和检修都非常熟悉。

流量测量系统由节流装置（差压发生器）、差压变送器以及流量积算仪等二次仪表组成。

随着电子技术的突飞猛进，变送器、积算仪等二次仪表的精度、灵敏度发生了质的变化，达到了极高的水平。但是，几十年来一次源的检测水平始终没有重大突破，成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈，使得高水平的下游仪表无法发挥应有的高效率。

近年来，随着威力巴等流量计的出现，使得一次源的测量精度、重复性和可靠性达到一个崭新高度。

威力巴探头、差压变送器加上积算仪等二次仪表，构成了当今世界最高水平的差压流量测量系统。如图1所示。

图1、威力巴流量测量系统图

1.威力巴工作原理

当流体流过探头时，在其前部产生一个高压分布区，高压分布区的压力略高于管道的静压。

根据伯努利方程，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，低压分布区的压力略低于管道的静压。流体从探头流过后在探头后部产生部分真空，并且在探头的两侧出现旋涡。

均速流量探头的截面形状、表面粗糙状况和低压取压孔位置是决定探头性能的关键因素。

低压信号的稳定和准确对均速探头的精度和性能起决定性作用。

威力巴均速流量探头能精确的检验到由流体的平均速度所产生的平均差压。

威力巴均速流量探头在高、低压区有按一定准则排布的多对取压孔，使准确检测平均流速成为可能。

2.差压与流量的关系

威力巴流量计所产生的差压与流量的关系是：

三 威力巴在线安装

对于在管道烟气和低压煤气的管道上安装威力巴流量计，有时可以在线安装，具体方法是：

第一，先将在线型号的探头截止阀安装好，再装上在线开孔工具。

第二，打开阀门，用在线工具打通管道，钻孔过程中不会有任何漏洞。

第三，开完孔后，将工具缩回，关闭探头截止阀门。

第四，取下在线开孔工具。

第五，装上在线式的威力巴。

第六，打开阀门，将探头插入管道。

四 威力巴流量计的防堵塞设计

威力巴流量探头以其卓越的防堵设计，彻底摆脱了阿牛巴等插入式流量探头易堵塞的弊端，使均速管流量探头的防堵水平达到了空前的高度。

1.探头高压取压孔不会被堵

探头的前部形成高压区，压力略高于管道静压，阻止了颗粒进入。因为：在探头的高压取压孔处流体的速度是零，没有物体会进入取压孔。

刚开机时，流体在管道静压作用下，进入弯管，很快形成了压力平衡的状态。当压力平衡状态形成后，流体在弯管进口处遇到高压，绕道而行，不在进入弯管中。

2.威力巴的低压取压孔实现本质防堵

一般情况下，灰尘、沙子和颗粒在涡街力的作用下，集中在探头的后部。这就是为什么秋天的树叶总是集中在背风的房子后面的原因。其它的探头由于低压取压孔取在探头尾部真空区，在涡街力的作用下，探头的低压取压孔很快地被涡流带来的杂质堵死。

威力巴的独特设计，使低压取压孔位于探头侧后两边，流体分离点和尾迹区的前部。这种设计从本质上防止了堵塞并且能产生一个非常稳定的低压信号。

3.连续工作的威力巴从根本上杜绝了堵的可能，但是在以下情况下，威力巴仍要注意防堵：

第一、当引压管泄漏，探头高压平衡区遭到破坏，杂质中直径较小的颗粒就有可能进入取压孔。

第二、当管道处于停产时，由于分子的布朗运动，颗粒小的杂质有可能进入取压孔。

第三、系统频繁开停机，在高压区形成的瞬间，颗粒小的杂质有可能进入取压孔，日积月累，就有可能造成探头的堵塞。

第四、介质中有大量的焦油，藻类生物，或者含有纤维状的物质，也有可能造成探头的堵塞。

4.转炉煤气具有以下特点：

第一、转炉炼钢生产是间歇性的。

第二、引压管用久了容易产生部分泄漏。

第三、抽风机频繁开、停机；频繁高、低速切换运行。

第四、转炉停产时，或自用煤气柜停产时，必须使用混合煤气。

第五、转炉煤气及混合煤气中含有大量的焦油等含有纤维状物质。

根据以上特点，小颗粒很容易就进入取压管，造成堵塞。为此，在高低压取压区另外安装一套反吹扫系统就显得十分必要。如图2所示

以上5个阀门可采用电动球阀，由PLC进行适时控制。

反吹扫系统的工作原理是：

一、工作时，阀门1、阀门2、阀门5处于关的位置；阀门3、阀门4则处于开的位置。此时吹扫氮气被阀门1、阀门2关断，阀门5是平衡阀。威力巴流量计检测出来的差压直接进入差压变送器，从而达到检测流量的目的。

二、吹扫时，先将阀门5打开；避免损坏差压变送器，然后关闭阀门3、阀门4；再把阀门1、阀门2打开。氮气通过阀门1、阀门2对威力巴流量计进行吹扫。

三、吹扫结束后，必须将阀门1、阀门2、阀门5关闭；将阀门3、阀门4打开；让系统恢复正常工作状态。

五 使用效果

三钢闽光股份有限公司炼钢厂转炉烟气流量是一个老大难的问题，为了解决这一问题，我们考察了不少同类型企业，他们的情况与我们类似，有的安装了涡街流量计，大部分干脆就不安装流量计，使用效果可想而知。由于管道直径较大，考虑到抽风除尘的效果，不便缩管，于是，使用插入式涡街流量计，试用了多个厂家的产品，仍无法解决该流量的检测问题。尤其是使用一个星期之后，检测探头便被带粘性的物质给粘住了，根本无法检测到实际流量值，而节流装置亦无法解决堵塞问题。于是我们抱着试试看，与威力巴取得联系，先安装一套试用，结果令我们非常满意。虽然转炉风机频繁开、停机，但仍使用了半年才有堵塞现象，这已是使用时间最长的流量计了，于是我们考虑加装反吹系统。之后，从此没有出现堵塞现象。

转炉炼钢中，当冶炼到一定时间，CO的含量达到一定量和O的含量低于一定量时，烟气就是煤气，可以回收利用，以利于降低成本。回收的煤气进入煤气柜，然后送给各个用户使用。经过比较，回收煤气时，烟气的回收量与回收到煤气柜内的煤气量相符，而煤气柜内的煤气量又与用户的实际使用量相符。检测数据经多次与风机的做功能力验算也基本符合实际流量值。由此说明，威力巴流量计在烟气和煤气计量应用中是可行的。目前，威力巴流量计已成为该厂检测含尘量较多的流体流量的主要手段。