煤氣流量的測(cè)量
在煤氣生產(chǎn)、輸送和分配各個(gè)環(huán)節(jié)有大量的煤氣表，有的用于一般監(jiān)視，有的用于貿(mào)易結(jié)算，其中用于貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量系統(tǒng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17167規(guī)定了其精確度要求。
(1)煤氣流量測(cè)量的特點(diǎn)
a.流體靜壓低、流速低，允許壓損小，一般不允許用縮小管徑的方法提高流速。
b.流體濕度高，有的測(cè)量對(duì)象還帶少量水，在管道底部作分層流動(dòng)。
c.有的測(cè)量對(duì)象氫含量高，流體密度小，用渦街流量計(jì)測(cè)量時(shí)，信號(hào)較弱。
d. 煤氣發(fā)生爐、焦?fàn)t等產(chǎn)出的煤氣一般帶焦油之類黏稠物，有的還帶一定數(shù)量塵埃。
e.測(cè)量點(diǎn)位于壓氣機(jī)出口時(shí)，存在一定的流動(dòng)脈動(dòng)。
f. 流體屬易燃易爆介質(zhì)，儀表有防爆要求。
g.從小到大各種管徑都有。
h.最小流量與最大流量差異懸殊。
i.用于貿(mào)易結(jié)算的系統(tǒng)，計(jì)量精確度要求高；作為一般監(jiān)視和過(guò)程控制的系統(tǒng)，精確度要求則低一些。
(2)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要內(nèi)容2000年國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布了GB/T 18215.1《城鎮(zhèn)人工煤氣主要管道流量測(cè)量》第一部分采用標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置的方法，對(duì)煤氣流量測(cè)量中的有關(guān)技術(shù)問(wèn)題做了規(guī)定，其中:
①對(duì)流體的要求:“應(yīng)是均勻的和單相(或可以認(rèn)為是單相)的流體”。
②煤氣在凈化過(guò)程中都經(jīng)過(guò)洗滌，因此一般水分含量都呈飽和狀態(tài)，相對(duì)濕度為100%。
③用于貿(mào)易結(jié)算的測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度一般應(yīng)優(yōu)于2.5級(jí)?；菊`差限以示值的百分比表示。
④煤氣流量定義為濕氣體中的干部分。
⑤測(cè)量結(jié)果以體積流量表示，并換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的定義除了一般取101.325kPa、20℃之外，還兼顧煤氣行業(yè)的傳統(tǒng)，也可取供需雙方協(xié)商的其他溫壓和濕度。
⑥節(jié)流裝置采用多管并聯(lián)形式。
⑦在存在流動(dòng)脈動(dòng)的情況下，對(duì)測(cè)量平均流量提出了以下措施。
a.在管線上采用衰減措施，安裝濾波器(由容器及管阻組成)。
b.儀表檢測(cè)件盡量遠(yuǎn)離脈動(dòng)源。
c.采用盡量大的β和 △p，在測(cè)量處減小管道直徑。
d.管線、儀表支架安裝牢固。
e.兩根差壓引壓管阻力對(duì)稱。
(3)儀表的類型與使用
可以用來(lái)測(cè)量氣體的流量計(jì)有很多種，但測(cè)量煤氣流量的理想儀表卻幾乎找不到，這主要是由煤氣的特點(diǎn)所決定的。由于有焦油等黏稠物存在，旋轉(zhuǎn)型的流量計(jì)使用困難。由于密度小、流速低，渦街流量計(jì)使用困難。由于富含水氣以及氣體組分有變化，熱式流量計(jì)也不理想。最后還是已經(jīng)使用幾十年的差壓式流量計(jì)唱主角。
①孔板差壓流量計(jì)
a.可換孔板節(jié)流裝置。國(guó)標(biāo)GB/T18215-2000規(guī)定的是標(biāo)準(zhǔn)孔板。如果測(cè)量點(diǎn)流體較臟，需采用可換孔板節(jié)流裝置。這樣在不停氣的條件下，可對(duì)節(jié)流件進(jìn)行清洗、檢修、更換?？蓳Q孔板節(jié)流裝置典型結(jié)構(gòu)如圖3.20所示。
b.圓缺孔板。圓缺孔板是專為臟污流體流量測(cè)量而設(shè)計(jì)的特殊孔板。其開孔是一個(gè)圓的一部分(圓缺部分)，這個(gè)圓的直徑為管道內(nèi)徑的98%。開孔的圓弧部分應(yīng)精確定位，使其與管道同心，如圖3.21 所示。
當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為濕氣體而且管道水平布置時(shí)，管道底部有可能存在微量分層流動(dòng)的液體，這時(shí)選用圓缺孔板能使液體從下半部的圓缺部分順利通過(guò)節(jié)流件，而不會(huì)像標(biāo)準(zhǔn)孔板那樣將液體阻擋在節(jié)流件前，以致積液，影響測(cè)量精確度。同樣道理，當(dāng)被測(cè)氣體中含有粉塵時(shí)，由于粉塵密度比氣體大得多，其中有些顆粒容易貼近管道底部被氣流帶走，選用圓缺孔板，顆粒也能順利通過(guò)節(jié)流件，而不會(huì)像標(biāo)準(zhǔn)孔板那樣顆粒在節(jié)流件前堆積。在冶金行業(yè)，煤氣流量測(cè)量對(duì)象較多，而且因?yàn)槊簹夂蹓m和水滴的情況也很普遍，所以圓缺孔板使用得十分普遍。
c.多管并聯(lián)形式。多管(兩管、三管或四管)并聯(lián)形式的作用有三個(gè)，其一是擴(kuò)大測(cè)量系統(tǒng)的范圍度。由于管道中煤氣流速一般都很低，因此，一臺(tái)孔板流量計(jì)的范圍度能達(dá)到3:1，那么，用一臺(tái)大口徑孔板與一臺(tái)小口徑孔板相配合，就能將范圍度擴(kuò)大為10:1。其二是實(shí)現(xiàn)在總管不停氣的情況下拆洗節(jié)流裝置，從而避開價(jià)格昂貴的可換孔板節(jié)流裝置。當(dāng)然，節(jié)流裝置上下游必須裝切斷閥。其三是解決DN>1000管道的流量測(cè)量問(wèn)題。例如用4副 DN1000的節(jié)流裝置并聯(lián)使用，解決DN2000總管的流量測(cè)量。多管并聯(lián)形式的缺點(diǎn)是設(shè)備數(shù)量和投資成倍增加。
d.煤氣管排水和防凍。水平敷設(shè)的煤氣管道，有時(shí)發(fā)現(xiàn)管道底部有水流動(dòng)，必須在節(jié)流裝置前裝排水設(shè)施。簡(jiǎn)單又可靠的方法是利用水封實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水，如圖3.22所示。圖中的液位差與壓力有如下關(guān)系。
在寒冷季節(jié)，排水設(shè)施內(nèi)甚至地上敷設(shè)的煤氣管道的水都有可能會(huì)結(jié)冰，為防凍害，應(yīng)采取防凍措施。
②均速管差壓流量計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)孔板差壓流量計(jì)在煤氣流量測(cè)量中有極為重要的地位，有悠久的使用歷史。由于這一方法有豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，只要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、安裝、檢驗(yàn)和使用，無(wú)需進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定，就能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度，因而非常方便，并獲得廣泛應(yīng)用。但是在管徑較大時(shí)，一套可換孔板式節(jié)流裝置價(jià)格相當(dāng)可觀，所以如果測(cè)量數(shù)據(jù)僅用于過(guò)程監(jiān)測(cè)，精確度要求也不高，那么就可選用均速管差壓流量計(jì)。
均速管差壓式流量計(jì)在氣體流量測(cè)量中應(yīng)用成敗的關(guān)鍵是引壓管不要被水滴堵住。由于定型的均速管產(chǎn)品所帶的切斷閥多半為針型閥，通徑較小而流體中的水氣經(jīng)冷凝變成水滴，如果針型閥處理得不好或引壓管坡度欠合理，此液滴極易將通路封死。
差壓式均速管輸出的差壓信號(hào)一般都很小。當(dāng)流體為常溫常壓的空氣時(shí)，如果流速為10m/s，只能達(dá)到62.5Pa的差壓。這樣，一滴水滴將差壓傳送通道封住，就足以將此差壓全部抵消掉。有的制造商將正負(fù)壓切斷閥改為通徑較大的直通閘閥，為保證儀表的可靠使用創(chuàng)造了條件。均速管典型安裝位置以及同差壓計(jì)的連接如圖3.23所示。
（4）用差壓式流量計(jì)測(cè)量濕煤氣干部分所用的公式
式（3.1）和圖3.1所示的方法同樣適用于煤氣流量的測(cè)量。只是由于流體的性質(zhì)不同，基本公式中ρ1的求法不同。由于測(cè)量任務(wù)的不同，要從基本公式中的質(zhì)量流量qm進(jìn)一步計(jì)算濕煤氣的干部分流量還必須補(bǔ)充其他公式。
①煤氣密度計(jì)算公式
