內(nèi)文丘里管流量計在煤氣計量中的應(yīng)用

楊濤    龐世強
（大化集團(tuán)有限責(zé)任公司  大連開發(fā)區(qū)索尼卡電子有限公司）

摘  要：本文介紹了新一代差壓式內(nèi)文丘里管流量計（專利產(chǎn)品）在焦?fàn)t煤氣上的應(yīng)用，收到了比較滿意
的效果，是一種安全、可靠、計量準(zhǔn)確的計量儀表。適用于各種臟污流體的工業(yè)測量場合。
關(guān)鍵詞：差壓式流量計  內(nèi)文丘里管

1、引言
計量儀表是計量和節(jié)能工作中十分重要的工具。
 計量管理工作是企業(yè)管理工作的基礎(chǔ)，當(dāng)前節(jié)約能源和節(jié)省資源已成為世界各國工業(yè)發(fā)展的重要課題。實踐證明，一個效益較好、自動化水平較高的企業(yè)，必定有一套比較完善、準(zhǔn)確的計量設(shè)施。加強經(jīng)濟核算，一切用數(shù)據(jù)說話，它不僅是確定物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)，也是節(jié)能工作和經(jīng)濟核算工作的主要依據(jù)。
 大化集團(tuán)煤氣二期工程投產(chǎn)后，向煤氣公司供應(yīng)煤氣，原采用了渦街流量計，由于煤氣公司用氣量的大小取決于居民用氣的高峰期和低峰期，用量隨時改變，加之生產(chǎn)的波動，渦街流量計對流速要求較嚴(yán)格，必須保證6米/秒以上，低于6米/秒時儀表的準(zhǔn)確度無法確定，或者不指示流量，給工廠造成不少的經(jīng)濟損失。針對以上情況，經(jīng)過多方考證，我們采用了大連開發(fā)區(qū)索尼卡電子有限公司的新產(chǎn)品—NV2118內(nèi)文丘里管流量計，對外供煤氣進(jìn)行改造，使用效果很好，計量準(zhǔn)確無誤，深受生產(chǎn)車間歡迎。
2、內(nèi)文丘里管結(jié)構(gòu)與測量原理
 內(nèi)文丘里管流量計屬于差壓式流量計，但它不同于孔板、噴嘴和傳統(tǒng)文丘里管，它是由圓形測量管1和置于測量管內(nèi)的特型芯體2所構(gòu)成（參見圖1和圖2）。特型芯體是一個與測量管同軸的旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體的徑向外表面由前段圓錐面6、中段圓柱面7、尾段圓錐面8三部分構(gòu)成。特型芯體靠其支承軸9、10和測量管同軸的支承環(huán)3、4定位，用制動件壓緊固定。支承環(huán)是由具有同軸的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和將內(nèi)外環(huán)連成一體的3-4個支承肋構(gòu)成。在測量管壁的特定位置上設(shè)有取壓接頭5，測量管兩端是用于和現(xiàn)場工藝管道相連接的標(biāo)準(zhǔn)法蘭。

 內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管等差壓式流量儀表的測量原理完全相同，都是以能量守恒定律—伯努利方程
 ………….(1)
和流動連續(xù)性方程
  …………………….(2)
為基礎(chǔ)的流量測量方法。又因為對于內(nèi)文丘里管有
 
 ………………………….(3)

  ………………………(4)
 
ΔP=P1-P2…………………………(5)

   ………………….(6)

由1）（2）（3）（4）（5）（6）推出：
 
  …………………….(7)
  
 
             ……………………(8)
上式（7）、（8）中：Q--體積流量       M--質(zhì)量流量     C--流出系數(shù)     β--節(jié)流比
ε--可膨脹系數(shù)  ΔP--差壓        ρ--流體密度

3、內(nèi)文丘里管計量性能機理剖析
 內(nèi)文丘里管性能機理，分析大致有以下幾點：
（1） 圓錐收縮段具有奇特的流動調(diào)整功能。
流體在文丘里管腔內(nèi)向前流動的過程中，隨著過流截面的逐漸縮小，不但流速逐漸增大，
壓力逐漸降低，而且使靠近管壁流動具有速度較低的流體同接近管軸流動具有較高的流體形成“混流”。這樣就使得在流入腔內(nèi)之前的非對稱的速度分布得以“糾偏”，并使原來的速度分布梯度愈來愈小，從而在節(jié)流件喉部得到差壓式儀表所需要的均勻速度分布。上述的流動調(diào)整作用，內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘管相似，但其調(diào)整力度（均流效果），內(nèi)文丘里管來得更大，效果更好。這是因為，流體流經(jīng)經(jīng)典文丘里管，收縮時形成流體自管壁向管軸推壓，而流體流經(jīng)內(nèi)文丘里管，在收縮段形成自管軸向四周管壁推壓，強迫分流。因此，無論是對速度分布梯度的拉平作用，還是對非軸對稱流的“糾偏”作用，內(nèi)文丘里管都要強于經(jīng)典文丘里管。正是這種有效的流動調(diào)整功能，才使得內(nèi)文丘里管的流出系數(shù)對雷諾數(shù)Re和直徑比β的變化越發(fā)的“鈍化”。
（2）由內(nèi)文丘里管的結(jié)構(gòu)形式可知，流體流經(jīng)它的節(jié)流過程是漸變完成的，無驟然的收縮與擴散，且節(jié)流部位無孔板（入口處）、噴嘴（出口處）那樣的銳邊，過流通道暢通無阻，無孔板、噴嘴那種“積污、納垢”之條件，所以它的流出系數(shù)穩(wěn)定，壓損小，抗介質(zhì)污染能力強。
（3）內(nèi)文丘里管靠內(nèi)置芯體沿軸向幾何廓形的變化與測量管內(nèi)圓的結(jié)合來實現(xiàn)對流體的節(jié)流。芯體幾何尺寸和公差可以嚴(yán)格地控制，是高測量精度的重要保障；可采用不同材質(zhì)制造，是適應(yīng)各種測量條件的主要原因。
（4）內(nèi)文丘里管的幾何廓形可以在設(shè)計時依據(jù)測量條件，有針對性地予以調(diào)整，其中能將所適用的雷諾數(shù)下限拓寬，通過調(diào)整芯體幾何尺寸來實現(xiàn)。
（5）內(nèi)文丘里管抗介質(zhì)污染力強，在結(jié)構(gòu)上采取了兩項取壓防堵措施：一是在取壓口設(shè)置阻流件，使在取壓口處形成局部相對高壓區(qū)，減少流體中污染物質(zhì)的駐入；二是對特別容易造成取壓口堵塞的介質(zhì)，采用外均壓環(huán)和遠(yuǎn)傳取壓的結(jié)構(gòu)形式。我廠焦?fàn)t煤氣計量使用的內(nèi)文丘里管就同時采用了兩種防堵措施。

4、內(nèi)文丘里管流量計在焦?fàn)t煤氣中的應(yīng)用 內(nèi)文丘里管流量計在我廠煤氣計量中配置差壓變送器、壓力變送器和溫度傳感器及流量積算儀。
 各表參數(shù)如下：
 （1）壓力變送器：PMC133-1R1R2P2F1S   0～10Kpa  4～20mA
（2）溫度一次表：Pt100電阻體  WZB-231  0～100℃
（3）差壓變送器：西門子TMF-4433 0～1.91KPa
（4）內(nèi)文丘里管流量計：NV2118(DN200)  0～4000m3/h
（5）流量顯示表：SWP-LCD800系列
流量積算儀參數(shù)設(shè)定如下：
一級參數(shù)：P20=0.5217kg/m3（實際為ρ15值）
          K=2060.85
              CLK=132
二級參數(shù)：
b1=2     d2=2          PL=0
b2=1     d3=2          PH=10
b3=0     d4=0          CAL=0
b4=0     P61=1         CAH=1.91
b5=1     KK1=0        CAA=0
dE=1     P62=1         dT=7
b6=2     KK2=0        Dp=2
c1=2     P63=1         DCA2=2
c2=3     KK3=0        PV=18
c3=0     SL=1          SV=12
c4=1     SH=4000       AT=0
c5=3     PA=101.33      KE=0
c6=3     TL=0          SET=132
d1=6     TH=100       

5、結(jié)束語
 經(jīng)過對內(nèi)文丘里管流量計的使用，我們感到該表有以下特點：
 （1）適用范圍寬，穩(wěn)定性好，安裝、維修維護(hù)方便。
（2）動態(tài)測量精度高，計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。
（3）可在工況惡劣情況下正常運行（管內(nèi)臟污物較多情況下）。
（4）清洗方便，清洗時可利用導(dǎo)壓管用蒸汽吹掃。
根據(jù)以上特點和我們實際使用的體會，內(nèi)文丘里管流量計是當(dāng)前煤氣計量表中比較理想的選擇，它優(yōu)于孔板和渦街流量計，宜于大范圍的推廣選用。