大管径风量烟气流量测量浅析.pdf

总第 1 1 8期 2 0 0 5年 9月 工 程 设 计 与 研 究 4 9 大管径风量烟气流量测量浅析 鄢铁 强 尹泽辉 摘 要 简要地分析和比较了几种大管径风量 烟气流量测量仪表的性能 特点 阐明了大管 径风量 烟气流量测量仪表 的选 型原则及 选用不 同流 量仪表应注意 的 问题 强调 了正确 安装 和使 用大 管径风量 烟 气流 量测 量仪表 的重要性 关键词 大管径 风量 烟气流量 测量 1 前言 在冶金企业生产过程 中 锅炉 高炉 转 炉 沸腾焙烧炉 鼓风炉 反射炉 闪烁炉 回 转窑 烧结机等大型冶金设备每小时需送入 大量的风 同时产 出数量不等 的烟气 随着 我国经济体制改革的深入 经济核算单位的 细分 实行成本核算与管理 充分降低能耗已 成发展趋势 而大风量 除尘后烟气流量的测 量 意义显得越来越重大 亦愈来愈被人们所 关注与重视 工业生产过程 在温度 压力 流量 液位 4大热工参数 的测量 中 流量测量要达到预 期的准确度和可靠性 自控工程师 们普遍认 为难度较大 尤其是大管径风量 烟气流量 测量 更显棘手 一则输送烟气 的管道管径 大 流量变化范 围大 二则烟 气介质 含尘量 大 温度较高 腐蚀性强 另则烟气在烟管 中 静压力较小 流速也低 因此 要测准大管径 风量 烟气流量 关 键是选准流量仪表 其次 是正确安装 使用流量仪表 2 笛形均速管流量测量技术分 析 多年来 在速度场测量方法上 国内学术 及工程界对此问题的讨论不多 但对于笛形 均速管来说 在其适用速度模型 的紊流程度 反映速度剖面的选点及实际测定时流体动力 学对测定的影响是多方面的 由于理论与实 践的程度不 同 国内流量专家 尚有不同的看 法 事实上 它只能由实践来检验 并在理论 和实践相结合的基础上 不断地完善 丰富和 发展 对于中 大管径 D 3 0 0 mm 风量 烟 气流量测量 沿用了 6 0余年的卡门一普朗特 速度模型仍然适应 由于工艺管道管径大 钢管壁 风 烟气在管 内流动时 其附面层效 应对速度模型的适应性影响减小 采用卡门 一 普朗特对数速度分布方法测量 流量 可满 足工业流量测量精度要求 经过多次标定实 践证明了这点 鉴于此 在笛形均速管上 用 等分面积法或偶对数线方法确定的测管直径 上 4个全压孔位 无论从理论上分析 还是实 践应用都证 明是可行的 见图 1 如果 测管 直径上用对称 6个全压孔 则临管壁 的孔 已 靠近管壁 易受管 内壁粗糙度 测管直径上全 压孔开孔大小等因素的影响 还 易堵塞全压 孔 与想充分反 映附面层影 响的本 意相左 因此 测量直径上有 6个全压孔 的笛形均速 管不一定 比只有 4个全压孔的好 关于流体动力学对测定的影响 比较大 的是阿牛 巴流量计 见 图 2 由于流体绕管 向流动 管后背压孔 的压力将受工艺管径与 测管管径之比 工艺管径大小的影响 其产品 维普资讯 工程设计与研究 总第 1 1 8 期 工 艺管 道 图 1 笛形均速管测量原理图 工 艺 管 道 图 2 阿牛巴流量计测量原理图 说明书说明 当管径 由 D 2 0 0 l I I 1 3 变到 D 4 0 0 l I I 1 3 时 则 K值 流量系数 由 0 6变到 0 8 K值变化恰恰说明了动力学的影响 而笛形 均速管 的静 压取 自全压测量 前工艺管 壁上 1 D处 它基本不受流体冲向测管流阻反波的 影响 对前直管线段阻力影响较小 也难受测 管工艺管阻力影响 因此 笛形均速管流量 系数在紊流区间范 围内变化很小 在雷诺数 4 1 0 5 2 1 0 6范 围 内仅 变 化 0 3 0 4 且可从理论上像标准节流装置那样进 行计算 应用场合就可不受制造厂规定系数 的限制 可因地制宜地应用 3 流量仪表的选择 屹今为止 工业用流量仪 表种类 已发展 到数十种 但没有一种对任何流体 任何流动 状态 任何量程 任何使用条件均能适用 每 一 种流量仪表都有其特定的适用性 也有其 局限性 很 自然 若仪表选型不当 那么流量 就难以测准 一般来讲 选择流量仪表应注 意如下几点 1 了解生产工艺状况 包括管道配置情 况 2 了解被测介质 的性状 3 了解正确安装所选流量仪表的条件 4 了解所选 流量仪 表 的测 量原理 条 件 方法 结构及特性 5 了解所选流量仪表的维护需求 6 了解流量仪表的性价 比 经济性 目前 用于测量大管径风量 烟气流量的 仪表主要有笛形均速管 孔板节流装置 阿牛 巴流量计 插入式热式气体质量流量计 弯管 流量计 插入式涡街流量计 文丘里管等 笔 者结合设计体会对前 5种流量仪表的特性 安装要求 维护需求及选用不 同流量仪表应 注意的问题等加 以比较 见表 1 供 同行们 参考 从表 1可知 5种 流量仪表除孔板节 流 装置外 均为速度式流量计 而真正所测出的 速度能反映介质的平均速度的只有笛形均速 管及阿牛 巴流量计 这两种流量仪表测出的 是管截面上介质的平均速度 具有一定 的代 表性 能反映管 内流速分布变化规律 笛形 均速管流量系数稳定 其中以菱形结构笛形 均速管更令人放心 阿牛 巴流量计与笛形均 速管流量计的主要差别在于前者不在管壁上 取静压 而在动压管后取 其得 出的差压值稍 高于笛形均速管差压值 但其流量系数受测 管大小与工艺管径比的影响 会随安装等因 素的变化而变化 让人难以计算和把握 而 热式气体质量流量计或涡街 流量计 采用 点 代面式的测量方法 从测速原理来分析 测 得的是管中心介质速度 通常很难正 确反映 实际值 但在小流 量时 介质 的雷诺 数低于 2 0 0 0 的层流情况下 热式气体质量流量计又 有很好的测量精度 比笛形均速及阿牛 巴流 量计的测量精度高 热式气体质量流量计是 维普资讯 总第 1 1 8 期 大管径风量烟气流量测量浅析 5 1 表 1 5种流量仪表性能比较 笛形均速管 孔板节流装置 阿牛 巴流量计 热式气体质量流量计 弯管流量计 测 量方法 面积平均速 一差压 节流一 差压 面积平均速度一差压 点速度一热功率 速度一离心力一差压 一 既 t 一 既 量 一 沉 重 一 沉 t 一 沉 重 仪表结构 简单 一般 简单 较复杂 简单 流 量 系 数 基 本 恒 定 受 截 面 孔 径 比 的 影 响 誉 变 化 较 小 基 本 恒 定 壮 张 斟 髓魏 乱 龇 响 妣 剃 髓 不确定度0 5 2 5 2 5 5 3 5 1 2 5 3 压力损失 可忽略不计 大 可 忽略不计 可忽略不计 可忽略不计 能耗 很小 大 很小 很 小 很小 参 数 波 动 的 影 响 耋 主 不 大 不 大 安 装 方 式 插 入 式 插 入 式 插 入 式 茎 耄 道 支 架 及 平 台 道 支 架 及 平 台 配套变送器 徽差压变 徽或低差压变 徽或低差压变 无 徽或低差压变 表前 3 4 D 2 0 D 8 9 D 1 5 D 1 0 D 直管段要求 表后 2 3 D 5 D 5 D 5 D 4 D 对 蹙 分 适 应 不 适 应 较 适 应 不 适 应 较 适 应 布 适 应 性 适 应 不 适 应 较 适 应 不 适 应 较 适 应 应用特殊要求 工艺管应绾径 仅适 应一定的管径 范围 维护 工作 经济成本 简便 工作量小 复杂 工作量小 工艺管需绾径 简便 工作量小 简便 工作量小 简便 工作量小 低 中等 低 最高 高 通过热功率来测定流体流量 所 以它不适宜 于污染物 有粘性的 多 流量变化范围大 且 介质的温度变化剧烈的流体流量测量 孔板 节流装置历史悠久 应用普遍 有国际标准可 循 但在使用 中 有许多因素影响其测量精 度 如工况参数变化与设计不符 孔板与管道 不符 前直管段不足 其锐角磨损等等 都会 使其不确定度增大 另外 其测量范围窄 仅 为 3 1 压损大 能耗 大 运行 费用高 安装 拆洗相当复杂 繁琐 维护工作量大 弯管流 量计结构简单 内无任何 附加节 流件 插入 件 不易堵塞 无压力损失 因此 适合于大管 径 流速低 静压低 粉尘多 腐蚀性强的流体 介质流量测量 但对于 9 o 弯管要求圆滑 管 内无毛刺 对于特大型管径 安装麻烦 需要 增设支撑 吊架及检修平台 在各类流量仪表 中 各有相异 的测量原 理 这就使各类流量仪表具有各不相 同的特 性及使用场合 而各种不同的流量仪表 只有 在特定 的条件下才能发挥其 自身的特点 因 此 在大管径风量 烟气流量测量系统 中 对 于流量仪表 的选 型 应根据工 艺 介质 配管 等实际情况 视所侧重于流量仪表 的哪方面 特性 然后根据特性 选准仪表 综合上述分析 用于大管径风量 烟气流 量测量仪表 比较好的是笛形均速管 其测量 准确度高 性能稳定可靠 安装条件 易适应 扩展条件也好 维护管理简单 其缺点是要求 工艺管缩径 如果在工 程设计 中考虑 了缩 管 使用起来就相当方便 对 配套的微 差压 变送 器 选 用1 1 5 1 或3 0 5 1 电容式差压变送 下转第 5 8页 维普资讯 工程设计与研究 总第 1 1 8期 击 楔入任何尖锐物等 以防损坏地暖管 用 户确需在房顶上钻孔时 务必注意钻孔深度 不能超过楼板结构厚度 以防损坏上层地暖 管 5 分配器附近外露的管道较多 应注 意保护 在 每套分配器进 出水支管端至 1 5 m处的整个 管壁上方设置 隔热材料 解决地 板过热状态 6 严 禁在分 集水器附近及铺设 了地 暖管的地板上放置高温热 源 以防破坏管道 系统 7 冬天 不采 暖时应注意保护 防止分 配器部件开 裂及采暖管 中的水 结冰堵塞 管 道 可在试压或冲洗后 采用压缩空气将加 热盘管中的水全部 吹出 4 结语 低温热水地板辐射采暖由于其较高的舒 适性 不占室内空间 成为房地产开发商的一 个卖点 并 日益受到住户的青睐 但是要使 地板辐射供 暖系统扬 长避短 使人 们更广泛 地接受这种新型的供暖方式 还需专业人员 共同努力 从理论研究 工程设计 施工 以及 运行管理等方面 做到更加完美 上接第 5 1页 器可满足要求 即使工程设计未考虑缩管 工艺管道已装好 为使测量稳定 准确 缩一 下管也是合算的 经计算 既使缩了管 所增 加的管路阻力也仅为孔板的 1 0 正常工作 对于烟气流量测量 由于介质 中 多尘 腐蚀性大 必须定期 吹扫 清洗仪表探 头 确保探头无污物粘结 信号引压 口 引压 管不被尘埃或粘结物堵塞等 以保证风量 烟 气流量测量系统正常运行 4 流量仪表的正确安装和维护 5 结语 仪表要按其要求进行 正确安装 这 一点 常常不为人所重视 认为只要装上去就行 了 如果安装不