內文丘里管流量計在煤氣計量中的應用

楊濤    龐世強
（大化集團有限責任公司  大連開發區索尼卡電子有限公司）

摘  要：本文介紹了新一代差壓式內文丘里管流量計（專利產品）在焦爐煤氣上的應用，收到了比較滿意
的效果，是一種安全、可靠、計量準確的計量儀表。適用于各種臟污流體的工業測量場合。
關鍵詞：差壓式流量計  內文丘里管

1、引言
計量儀表是計量和節能工作中十分重要的工具。
 計量管理工作是企業管理工作的基礎，當前節約能源和節省資源已成為世界各國工業發展的重要課題。實踐證明，一個效益較好、自動化水平較高的企業，必定有一套比較完善、準確的計量設施。加強經濟核算，一切用數據說話，它不僅是確定物料平衡和能量平衡的基礎，也是節能工作和經濟核算工作的主要依據。
 大化集團煤氣二期工程投產后，向煤氣公司供應煤氣，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，加之生產的波動，渦街流量計對流速要求較嚴格，必須保證6米/秒以上，低于6米/秒時儀表的準確度無法確定，或者不指示流量，給工廠造成不少的經濟損失。針對以上情況，經過多方考證，我們采用了大連開發區索尼卡電子有限公司的新產品—NV2118內文丘里管流量計，對外供煤氣進行改造，使用效果很好，計量準確無誤，深受生產車間歡迎。
2、內文丘里管結構與測量原理
 內文丘里管流量計屬于差壓式流量計，但它不同于孔板、噴嘴和傳統文丘里管，它是由圓形測量管1和置于測量管內的特型芯體2所構成（參見圖1和圖2）。特型芯體是一個與測量管同軸的旋轉體，旋轉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8三部分構成。特型芯體靠其支承軸9、10和測量管同軸的支承環3、4定位，用制動件壓緊固定。支承環是由具有同軸的內環、外環和將內外環連成一體的3-4個支承肋構成。在測量管壁的特定位置上設有取壓接頭5，測量管兩端是用于和現場工藝管道相連接的標準法蘭。

 內文丘里管與經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)
和流動連續性方程
  …………………….(2)
為基礎的流量測量方法。又因為對于內文丘里管有
 
 ………………………….(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--質量流量     C--流出系數     β--節流比
ε--可膨脹系數  ΔP--差壓        ρ--流體密度

3、內文丘里管計量性能機理剖析
 內文丘里管性能機理，分析大致有以下幾點：
（1） 圓錐收縮段具有奇特的流動調整功能。
流體在文丘里管腔內向前流動的過程中，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。上述的流動調整作用，內文丘里管與經典文丘管相似，但其調整力度（均流效果），內文丘里管來得更大，效果更好。這是因為，流體流經經典文丘里管，收縮時形成流體自管壁向管軸推壓，而流體流經內文丘里管，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，內文丘里管都要強于經典文丘里管。正是這種有效的流動調整功能，才使得內文丘里管的流出系數對雷諾數Re和直徑比β的變化越發的“鈍化”。
（2）由內文丘里管的結構形式可知，流體流經它的節流過程是漸變完成的，無驟然的收縮與擴散，且節流部位無孔板（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，所以它的流出系數穩定，壓損小，抗介質污染能力強。
（3）內文丘里管靠內置芯體沿軸向幾何廓形的變化與測量管內圓的結合來實現對流體的節流。芯體幾何尺寸和公差可以嚴格地控制，是高測量精度的重要保障；可采用不同材質制造，是適應各種測量條件的主要原因。
（4）內文丘里管的幾何廓形可以在設計時依據測量條件，有針對性地予以調整，其中能將所適用的雷諾數下限拓寬，通過調整芯體幾何尺寸來實現。
（5）內文丘里管抗介質污染力強，在結構上采取了兩項取壓防堵措施：一是在取壓口設置阻流件，使在取壓口處形成局部相對高壓區，減少流體中污染物質的駐入；二是對特別容易造成取壓口堵塞的介質，采用外均壓環和遠傳取壓的結構形式。我廠焦爐煤氣計量使用的內文丘里管就同時采用了兩種防堵措施。

4、內文丘里管流量計在焦爐煤氣中的應用 內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
流量積算儀參數設定如下：
一級參數：P20=0.5217kg/m3（實際為ρ15值）
          K=2060.85
              CLK=132
二級參數：
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、結束語
 經過對內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，穩定性好，安裝、維修維護方便。
（2）動態測量精度高，計量數據準確、可靠。
（3）可在工況惡劣情況下正常運行（管內臟污物較多情況下）。
（4）清洗方便，清洗時可利用導壓管用蒸汽吹掃。
根據以上特點和我們實際使用的體會，內文丘里管流量計是當前煤氣計量表中比較理想的選擇，它優于孔板和渦街流量計，宜于大范圍的推廣選用。