含杂质流体的流量测量

【摘要】本文结合工程实例，介绍了几种实用的含杂质流体的流量测量方案，供自动化仪表设计及维护人员参考。
【关键词】含杂质流体 流量测量 压力损失 管径

1 引言
　在冶金工业生产中，进行流量测量时，被测介质含有杂质是很常见的，由于杂质流速低于主体流速而靠近管壁流动，若使用标准孔板测量其流量，当流体流过测量管时，杂质有可能粘附在流量管和孔板上，不但影响了流体通过孔板时的流速分布，在很大程度上影响了测量精度，而且堵塞处于滞留区的取压孔，影响正常工作。
　根据资料介绍，煤气管道中的孔板表面上积垢每月约为0.5～0.62mm，主要杂质为萘及焦油。另外，由于企业生产周期长，工作又是连续的，生产一时停不下来，孔板的清扫工作常常无法进行，因此，被堵孔板的介质流量有时也只能凭以往经验进行估计，长期以去，对生产、对计量管理工作均无益处。
本文介绍几种含杂质流体的流量测量方案，供自动化仪表设计及维护人员参考。

2 各种测量方案的分析、应用
2.1 采用插入式文丘里管
　插入式文丘里管系插入式节流元件，它基于伯努利方程、连续性原理及速度分布原理设计而成。当流体流经管道时，通过插入在管道轴线部位的文丘里管，其圆锥形收缩段和喉部圆管，使流束形成局部收缩，导致流速增大，在节流前后产生压力差，经取压管传输给差压仪表，在圆管内的流体介质当其处于充分紊流的条件下具有良好的轴对称流速分布时，根据速度分布原理和流场分布特性，由文丘里管测得的管道内中心流速推算出整个管道截面流量。
　它适用于测量封闭管道中的单相稳定流体（气体、烟尘）的体积流量，与别的差压式流量计相比：直管段要求较低，压力损失小，可靠性高，几乎不用维护且适用范围宽，便于安装。
　例如：邯钢900m3高炉煤气清洗系统的脱水器后高炉煤气流量检测（其工艺参数见表1），该被测介质既含水又含尘，对此，我在设计中选用了开封仪表厂生产的插入式文丘里管配上海自动化仪表一厂的1151DP-型差压变送器，1996年7月投产至今使用良好，末出现过检测元件被堵现象。武钢三炼钢厂及湘钢炼铁厂，在大口径煤气计量中也采用了插入式文丘里管，取得了令人满意的使用效果。可见，插入式文丘里管特别适用于大口径（DN≥1000mm）低压（≤0.6MPa）输送管含尘气体的计量。
2.2 采用低压损流量管
　对于一些大管径低压力的管路需要测量其流量时，人们往往习惯于选用经典文丘里管，但它有2个不容忽视的缺点：
（1）经典文丘里管尺寸过于庞大，特别是大管径时，管的轴向尺寸约为管内经的5倍，给运输、安装造成很大困难。在某些现场，由于管路较短，以至不可能采用经典文丘里管。
（2）经典文丘里管取压口处测得的净压力差较小，经常不得不用微差压变送器测量，该表价格高，稳定性和精确度都不好。
　　由于流量与差压的平方根成正比，在流量偏小处，很微小的差压处于不稳定和相对误差大的状态，以至使流量的测量误差更大，在某些情况下甚至达到无法接受的程度。

表1