超声波流量计在煤气流量检验测试方面的应用

  超声波流量计在煤气流量检验测试方面的应用() 文章编号 :100622777 202 超声波流量计在煤气流量检验测试方面的应用 万 云 ,居琪萍 ,文 方 ()南昌钢铁有限责任公司 ,江西 南昌 330012 摘要 : 简要地介绍了一种利用超声脉冲沿顺流 、逆流方向传播速度之差来测定气体流速 ,进而测 定流量的微机化超声波气体流量计的工作原理 ,以及针对南钢煤气流量测量的大管径 、大量程比 、介质波动频繁等 问题提出了一种具体可行的解决方案 。 关 键 词 : 超声波 ;煤气 ;流量计 + 文献标识码 : C 中图分类号...

  () 文章编号 :100622777 202 超声波流量计在煤气流量检验测试方面的应用 万 云 ,居琪萍 ,文 方 ()南昌钢铁有限责任公司 ,江西 南昌 330012 摘要 : 简要地介绍了一种利用超声脉冲沿顺流 、逆流方向传播速度之差来测定气体流速 ,进而测 定流量的微机化超声波气体流量计的工作原理 ,以及针对南钢煤气流量测量的大管径 、大量程比 、介质波动频繁等 问题提出了一种具体可行的解决

  。 关 键 词 : 超声波 ;煤气 ;流量计 + 文献标识码 : C 中图分类号 : TH814 . 92 Appl ication of Ultra sound Flo wmeter in The Mea suring Ga s Flo w WAN Yun ,JU Qi2ping ,WEN Fang ()Nanchang Iron and Steel Co . ,Ltd. ,Jiangxi Nanchang 330012 ,China Abstract : The gas flow in a closed tube can be determined by measuring the difference between the downstream and upstream propa2 gating velocity of ultrasound ,the problem of big diameter of tube ,large range of measure and fast change of gas medium about the measure of the gas flow are put forward. Key Words : ultrasound ;gas ;flowmeter 流方向上声传播时间不同来测量流体的流速和流量 1 概述 的新技术 ,它对流体无阻力 ,无压力损失 ,受流体物 () 南昌钢铁有限责任公司 南钢在煤气综合利用 理性质限制少 ,使用简便 。目前大多数超声波流量 方面有很鲜明的特点 :没有混合煤气的气柜 ,焦炉 ( ) 计产品通常用于液体的测量 例如水等,用来测气 煤气 、高炉煤气直接在管道中进行混合 ;混合比例常 体的很少见 。南钢在焦化 3 号工业煤气管道上采用 常伴随着生产的波动而一直在变化 。所有这些给煤气 超声波流量计 ,较好地解决了目前在煤气流量测量 流量的准确测量带来了很大的难度 。 方面存在的问题 。 长期以来 ,南钢在煤气流量测量方面都是使用 2 工作原理 () 孔板 、文丘利管 或内藏式文丘利管等节流装置进 行测量 。这种装置要求测量介质稳定 ,安装条件比 如图 1 ,在煤气管道中斜装一对超声波探头 ,两 较苛刻 ,量程比小 。对于成分复杂的焦炉煤气来说 , 个探头之间的距离是超声波的传播声程 。超声波在 孔板和文丘利管上很容易附着一些杂质 ,节流装置 两个探头之间的顺流传播和逆流传播时间分别为 清洗非常困难 ,取压孔常被堵死 ,维修工作量很大 。 L ()1 t= s θ超声波流量计是通过测量超声脉冲沿顺流 、逆 c + V cos 波的传播时间 ,就可以通过计算得出煤气的流速 ,进 L ()2 t = n θc -V cos 而通过煤气管道的截面积和雷诺数对流体进行动力 式中 : c —超声波在煤气中的声速 ; 学方面的校正后得到煤气的流量 。 V —煤气在管道中的平均流速 ; 3 实际应用 θ—超声波声程 L 与管道轴线 号工业煤气总管 上安装了一台超声波流量计 ,安装位置如图 2 。3 号 工业煤气总管管径 1 . 2 m ,

  通过焦炉煤气流量 3 20 000 NmΠh ,2002 年 1 月 24 日利用煤气柜高度对 流量计进行比对 ,结果如表 1 。 图 1 超声波煤气流量计工作原理 () () 12,由式 和式 可求得煤气在管道中的平均 流速为 L 1 1 ()( )3 V = - θ 2costt s n图 2 超声波流量计安装示意图 () 从式 3可以看出 ,煤气在管道中的平均流速 V ,首先将煤气柜的进 、出阀门全部关闭 , 比对时 与超声波在煤气中顺流和逆流之间的传播时间差存 气柜初始高度为 48 . 56 mm ,然后观察 30 min ,在高度 在着线性关系 ,与介质和在该介质中超声波传播速 未改变和确认阀门没有泄漏的情况下进行比对 。 度无关 。只要分别在顺流和逆流方向上测量出超声 表 1 超声波流量计与气柜高度计算流量比对表 通过气柜高度计算 超声波流量计累计量 时 间 超声波流量计与通过气柜 工 况 3起 止 高度计算得到总量之差 , % 3得到的总量 ,NmΠh NmΠh 14 :25 14 :30 483 . 12 464 - 3 . 96 14 :30 14 :35 691 . 74 666 - 3 . 72 14 :35 14 :40 702 . 72 695 - 1 . 10 煤气温度 14 :40 14 :45 680 . 76 660 - 3 . 05 T = 10 . 4 ? 14 :45 14 :50 625 . 86 615 - 1 . 74 14 :50 14 :55 603 . 90 590 - 2 . 30 14 :55 15 :00 559 . 98 552 - 1 . 43 15 :00 15 :05 592 . 92 585 - 1 . 34 煤汽压力 15 :05 15 :10 630 . 86 620 - 1 . 72 p = 2 . 2 kPa 15 :10 15 :15 609 . 90 600 - 1 . 62 15 :15 15 :20 585 . 76 572 - 2 . 35 15 :20 15 :25 625 . 86 618 - 1 . 26 7 393 . 38 7 237 - 2 . 12 1h 累计 从表 1 可以看出 ,超声波流量计能够测量出符 ,在准确性 、稳定性等方面都 用的超声波煤气流量计 合实际情况的煤气流量 , 误差控制在 ?5 %的范围 完全能够满足要求 ,基本解决了目前在煤气流量测 内 ,符合工业测量精度的要求 。 量方面存在的问题 。 超声波煤气流量计同其它流量计相比 ,具有如 4 结语 下优点 : 通过一年的试用 ,焦化 3 号工业煤气管道上使 () () 1不仅能对小管径 ,而且能对 下转第 27 页 来的 15 mm 加大为 20 mm ,增强抗变形能力 。 3 旋转接头在运行中出现的问题 () 2在通水管弯头段中心部位加装重力平衡吊 该设备投入运行后经常出现半环压盖松动 ,并 点 ,通过上部调整螺栓进行预拉 ,以平衡向下重力 。 伴有一些金属粉末掉下来 。拆检后发现压盖与通水 在通水管与空心轴之间加装滚动轴承 ,取消通心管 管有较严重的相互摩擦痕迹 。3 个月左右 , 出现了 上的定位槽 ,轴承内圈由通水管上的轴肩及卡簧进 一次通水管转动将两侧挡座架挤压变形的情况 ,停 行轴向定位 ,外圈由改进后的半环压盖及空心轴上 炉后对两侧挡板进行了修复 、加固处理 。但是时间 不长 ,更严重的情况又发生 ,在炉体旋转中 ,旋转接 的台阶进行定位 。消除了原定位槽与半环压盖的摩 头的通水管跟随转动 ,将挡座架再次挤损 ,并且通水 擦 ,减小了偏心卡阻力 ,延长了密封圈的工作寿命 。 管的弯头段在挤压过程中变形断裂 ,产生大量漏水 () 3密封圈寿命延长后 ,管理上结合转炉本体检 现象 。被迫关闭炉体冷却水系统 ,停炉处理时间长 修进行定期更换 ,消除了因密封圈的磨损而使水中 达 24 h 。 杂物进入通水管与空心轴圆环间隙之中形成磨料磨 损的现象 。 4 原因分析 () 1 通 水 管 由 于 水 压 作 用 受 到 向 外 推 力 约 2 450 N ,此 力 使 通 水 管 上 的 定 位 槽 与 半 环 压 盖 接 触 ,旋转中产生摩擦 ; () ( 2其外侧受到了垂直向下的重力作用 通水 管 、弯头段 、金属软管及部分冷却水的重量约 100 kg ) 左右。在重力作用下 ,通水管产生向下倾斜趋势密 封圈易磨损 ,密封圈磨损后通水管与半环压盖或空 心轴端部相摩擦 。 () 3密封圈磨损后冷却水中的杂物或较大硬颗 粒进入通水管与空心轴圆环间隙中 ,形成磨料摩擦 , 图 2 旋转接头改进安装图 12金属软管 ;22钢弯头 ;32通水管 ;42O 形密封圈 ;52半环压盖 ; 甚至产生卡阻现象 。 62滚动球轴承 ;72空心轴 ;82挡座架 ;92托圈旋转耳轴 ;102弹簧吊点 () () 4由于工作温度突然变化 尤其事故停开水, 管壁较薄等原因通水管产生局部变形 ,引起旋转阻 通过以上改进提高了旋转接头的运行可靠性 , 力增大 。 降低了生产过程中由于旋转接头泄漏或卡阻等故障 造成的停机停炉现象 。保障了炉体设备正常可靠的 5 改进措施与效果 冷却效果 ,使炉口 、炉体等设备的使用寿命进一步提 根据图 2 ,对原旋转接头作了如下改进 。 高 ,且有利于转炉炉衬使用寿命的优化 ,每年可多生 () 1对通水管局部尺寸进行改进 。将壁厚由原产 5 000 余吨钢 ,具有较好的经济效益 。 ()上接第 25 页 大管径的煤气流量做测量 ;; 气流进行测量 () () 2无插入部件和可支部件 , 不改变气体的流 4操作简便 ,拆装方便 ,易于清洗 、维护 ; () 5超声波探头的寿命长 ,测量结果呈线性 ,理 态 ,对煤气流速无阻力 ,无压力损失 ,尤其重要的是 , 论精度优于 1 % ,实际使用精度优于 5 % ,完全能 与所测量的介质无关 ,较好解决混合比经常发生变 满足工业测量的要求 。 化的煤气流量测量的问题 ; () 3不仅能对稳定气流做测量 ,而且能对脉动 file:///D/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56

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