龍鋼公司2#高爐煤氣發生量系統允許壓損小，高爐煤氣中粉塵容易對流量計造成結垢和堵塞。文章介紹了測管式流量 計的原理，系統構成，技術特點和應用情況，具有自主知識產權的結構設計解決了堵塞、排水等技術難點，為解決大口徑氣 體等臟污介質的計量提供了一套可行的技術方案。

1.前言

龍鋼公司2#高爐在設計之初使用均速管流量計測量高 爐煤氣流量，由于該檢測元件取壓孔細小，且低壓取壓孔處 于檢測元件尾部，在旋渦力的作用下，低壓取壓孔就會很快 被渦流帶來的雜質堵死；或者是當引壓管泄漏，檢測元件高 壓平衡區遭到破壞，雜質中直徑較小的顆粒也隨之進入取壓 孔，造成堵塞。2011年4月初，龍鋼公司計控中心經過縝密 調研，決定引進基于皮托管測量原理的測管式流量計測量高 爐煤氣流量，從投運至今，運行良好，性能可靠，為生產經 營提供了準確的流量數據。

2.幾種流量計性能比對

大口徑氣體（煤氣、空氣以及煙道氣）流量測量一直是 流體測量中的一個難點。在實際中多以孔板作為檢測元件， 其缺陷主要有：壓損大；測量范圍小；測量臟污介質（如煤 氣）取壓孔經常堵塞，孔板上游易造成粉塵堆積并在節流件 上結垢；孔板必須在斷流的情況下安裝拆卸，對于長年運行 的工藝管線，維護或更換節流件困難，致使這類節流件數年 甚至十數年裝在管線上而不能正常運行等限制。

在滿足充分發展管流的條件下，基于國際標準IS03966 《封閉管道中流體流量的測量一采用皮托靜壓管的速度面 積法》設計的FJP系列測管式流量計己在我國冶金行業低壓、 低流速、大口徑管道的煤氣和熱風等臟污氣體（如高爐煤氣、 焦爐煤氣、轉爐煤氣、煙道氣等）流量測量中得到了廣泛應 用。

從工藝參數看，龍鋼2#高爐煤氣管道內徑為1800匪， 己經超出標準節流件的允許范圍（標準節流件中，經典文丘 里管是允許管徑最大的，DS1200M)，對于非標節流件或其 它差壓式儀表，必須進行實流標定以確定其流出系數，目前 國內還沒有這么大的校驗系統，可供選擇的流量儀表是插入 式流量計。插入式流量計根據測頭的測量原理可分為點流速 型儀表及徑流速型儀表，均速管就是典型的徑流速型儀表， 均速管同樣存在標定困難的問題，同時，由于它有多個取壓 孔，當取壓孔阻塞時，要在線把各個孔都疏通，難度極大。 點流速型儀表主要有插入式渦街、插入式渦輪，內藏文丘里 及基于皮托管原理的測管式流量計等。點流速型插入式流量 計的測頭常數可在風洞中試驗得到，通過測量得到管道某一 點的流速，換算成管道的平均流速，從而得到流量，其管徑 范圍為巾300?巾3000mm。渦輪流量計和內藏文丘里由于結 構復雜，更易阻塞，在線清掃也困難，而測管式流量計結構 簡單，可在不斷流條件下安裝、拆卸，并設有在線吹掃裝置， 可在線通入蒸汽，或高壓氮氣吹掃，不影響正常生產。所以， 在插入式流量計中，測管式流量計具有一定的優勢。

3.測管式流量計的工作原理、技術特點

FJP型測管流量計是基于皮托管測量原理，并根據現場 特點采用了特殊結構設計的差壓式測速計，根據相應標準可 以換算成實時流量。其結構是一根巾20的插入桿，端部安 裝一馬蹄口形的測頭，迎流面的全壓取壓孔測出所在位置的 全壓，測頭背流面的靜壓取壓孔測出流體的靜壓，全壓與靜 壓之間的差壓，經變送器轉換成電流信號傳送給流量計算機。 流量計算機并根據管道內的組分、溫度、壓力、測頭系數等 參數計算出測頭所在位置點的流速，然后根據IS03966國際 標準（或IS07145國際標準）計算出被測管道截面的平均流 速和流量。經過風洞標定過的測頭系數不確定度可達0. 5%， 其系統不確度為2%?3%，同時流量計算機可以對煤氣濕度進 行修正。

4.變徑式測管流量計的選擇

如上所述，在滿足充分發展管流的條件下，FJP型測管 式流量計在大口徑煤氣測量上得到了成功的應用。但是，現 場大口徑煤氣管道儀表前直管長度在很多情況下很難滿足 標準要求，儀表前直管長度<10D的情況占有相當大比例， 這給測量準確度帶來較大影響。另外一個問題是：流速低（小 于3米/秒)，差壓信號小，造成流量偏差大。采用變徑方案 能有效提高測量段的流速。變徑式測管流量計由變徑管、喉 部，漸擴管及測管式流量計等四部分組成，變徑管是一段圓 弧半徑為R的回轉體，喉部是一段直徑為d的圓管，漸擴管 是頂角為a的圓臺，測管流量計由喉部插入。流體經變徑管 后，流速得到提高。

應該指出的是：正確選擇變徑管圓弧半徑R，可確保喉 部的中心流速能夠代表喉部平均流速，這是設計關鍵所在。

龍鋼公司為驗證變徑式測管流量計的實用計量效能，在 2011年6月，儀表選擇安裝在龍鋼和陜西三立礦業（集團） 鼎龍爐料有限公司進行貿易結算的焦爐煤氣管道上，該管道 流量波動比較大，選擇型號為FJPB-800/600/Y/1/ia/CS，試 運行一年后，在不停氣條件下在線進行了維護，迎流側和背 流側測孔均無堵塞現象。截止目前運行狀況良好，所測貿易 結算計量數據穩定、可靠，符合工藝測量技術指標要求。在 2012年8月，為解決在煉鋼轉爐煤氣回收管道上使用多年的 內藏式雙文丘里管測量數據不穩定的問題，引進了型號為 FJPB-2000/1600/Y/1/ia/CS變徑式測管流量計，經過近一年 使用，數據穩定性大為提升，為公司煉鋼轉爐煤氣回收指標 的提升提供了準確的數據支持。

5.選型中注意的問題

①能源計量設備要盡量采用新技術，注重應用研宄，做 好前期調研和論證；②現場是否具備流量計安裝條件，直管 段是否滿足要求；③測量臟污介質的流量計可否在線日常維 護；④流量計量值可否溯源，特別是貿易計量儀表；⑤在常 用流速低于3m/s或直管段不滿足要求時，選用變徑式測管 流量計方案；⑥根據標準嚴格控制測頭的插入深度；⑦在振 動比較大的管道上安裝，差壓變送器與測管流量計采用分體 安裝，引壓管采用軟管；⑧對下限流量比較小，流量范圍變 化大的系統，選用帶有HART通訊功能的微差壓變送器；對 焦爐煤氣等濕氣體計量應考慮濕度修正。

6.結語

測管式流量計在充分考慮現場應用條件基礎上，依照標 準進行設計，使傳統的流量測量技術得到了延伸與擴展，有 效地解決了龍鋼高爐煤氣，焦爐煤氣，轉爐煤氣等臟污氣體 流量計量這一難題，為我公司能源計量和環保監測提供了一 種可靠的測量方法，取得了令人滿意的效果。龍鋼公司己開 始著手將此項技術推廣應用至其它大口徑煤氣計量點。