摘要:钢铁企业的煤烟气管网的现场工况条件复杂。为了安装流量计并获得流量计在工沉条件下的线性度和精度等级，采用模拟流量分析方法,针对蓄热式板坯加热炉煤烟管路的实际工况条件,选取一种对称多孔孔板差压式流量计,对煤烟管路进行数字化分析和工况标定，从而确定流量计的具体安装位置，得到工业环境下流量计的实际线性误差和精度等级，实现煤烟的计量。
引言
流量计量对工业生产非常重要,广泛应用于工农业生产、科学研究、国防建设以及生活等诸多领域川。经过流量计量仪表可以真实的反映出成本,对实行企业能源管理减低能源消耗有着重大的作用。钢铁企业的煤气管网主要存在上下游直管段不充足、煤气中含有少量粉尘杂质等问题。煤气由于其组分比较复杂，且颗粒状和粘稠状杂质较多，造成煤气的流量检测比较困难。多孔孔板型
流量计是一种新型的压差式流量计，其结构简单且能量损失低，因而被用于化工、核能、环境控制系统等领域中的流量测量,多孔孔板流量计在流量检测时,所测介质在通过多孔节流整流器的同时进行流体整流，诚小节流装置后形成的涡流,形成较稳定的紊流，从而使引压管路能够获取到较稳定的差压信号间。所以，多孔孔板既能平衡调整流场,又能降低涡流损失”。其中的对称多孔孔板差压式流量计可有效提高计量精度,具有压力损失小、流出系数高、适应性好等特点。但由于缺乏相对完整的结构参数设计和性能优化设计准则的相关指导,在一定程度上限制了对称多孔孔板差压式流量计的应用范围。对于未安装流量计的煤烟管路,按照实际流体介质的现状来有针对性选取合适的流量计量仪表凹,并运用模拟流量的分析方法来确定流量计的安装位置,从而有效降低不利影响，保证计量结果的正确率。
以钢厂未安装流量计的蓄热式板坯加热炉煤烟管路为例,根据管路的现场工况和管路内的气流分布情况,选用一种对称多孔孔板差压式流量计进行计量,通过数字化分析与工况标定对比，从而确定流量计的具体安装位置，提高煤烟计量的精度,为生产能源有效调度和能耗核算奠定的基础。
1板坯加热炉煤烟管路现场工况
蓄热式板坯加热炉煤烟管路图如图1所示，管路是从总管出来后，经一个弯头和直管段后，再经过一个同面弯头。直管段上有一个蝶阀，蝶阀部分缩颈。由图1可知，该蓄热式板坯加热炉煤烟管路适于安装流量计的直管段不足，受煤烟管段中弯头反蝶阀的影响管道内易形成复杂流态流动的情况，若流量计安装位置选择不恰当，将会使流量计所得到的计量数据与煤烟的实际流动情况产生出入，从而影响煤烟的计量精度。
蓄热式板坯加热炉煤烟管路现场工况基本参
数如下:
(1)介质:煤烟气;
(2)管道口径:1220mm;
(3)管道壁厚:6mm;
(4)直管道尺寸:阀前3500mm;阀长2200mm;阀后2100mm;
(5)压力:-4kPa(G);
(6)温度:150℃;
(7)密度:0.92kg/m3;
(8)粘度:2.47X10-5Pa.s;
(9)大流量:26.010kg/s;
(10)常用流量:20.808kg/s;
(11)小流量:8.323kg/s。
2管路内气流分布规律
对蓄热式板坯加热炉煤烟管路未安装流量计的情况进行了数值模拟，用于分析管道内流体的流动状态，确定流量计的最佳安装方案。数值模拟方法是研究流量传感器特性的有效手段之一，既可降低成本，又可提高效率凹。所以采用数值模拟的方法对煤烟管路进行分析，从而得到管路内的气流分布规律。分析时，工况选取为正常工况(常用流量20.808kg/s)。图2和图3为蓄热式板坯加热炉煤烟管路内截面上的速度分布云图。
蝶阀前管路内煤烟的流动状态较蝶阀后的流动状态相对较好，因为蝶阀前管路内的气流分布情况主要受上游弯头的影响，而蝶阀后管道内的流场受上游弯头的影响、上游阀门的影响、上游渐扩管与渐缩管的影响，此外当阀门]变动时，阀后的流动状态变化相对较大。所以应将流量计安装在蝶阀前的位置。从图2和图3可以看出，经过上游弯头后,煤烟管道下方位置的流速偏低些，上部流速偏高些，整个横截面速度分布有一定的偏差。从流动状态上看,流量计的取压点应取在与管道轴向平行的管壁位置处。
3确定流量计安装位置
流量计安装位置选定的标准是:所选位置的横截面速度分布尽可能均匀,同时也要考虑流量计的安装和流量计自身的特点。对称流量计是-种对称多孔孔板差压式流量计,其设计图如图4所示。其计量精度高、对直管段要求较低，同时具有防堵的功效，适用于煤烟的流量计量,所以选用AB对称流量计来对蓄热式板坯加热炉煤烟管路的流量进行计量。根据煤烟管路的实际工况条件、煤烟管路内气流的分布规律、安装以及流量计的特点，应避免弯头、渐缩管及阀门处对于管道内流速和压力的影响。经过分析,该蓄热式板坯加热炉煤烟管路的流量计安装位置距上游弯头中心的距离为2.1m。因介质物性参数无准确的数值,差压无特殊要求,因此选用常用的开孔比0.65的AB对称流量计。
4安装流量计后管路内的流动状态及工况精度分析
工况选取为正常工况(常用流量20.808kg/s)。图5为安装流量计后的蓄热式板坯加热炉煤烟管路三维管道模型。图6~9为蓄热式板坯加热炉煤烟管路内各截面速度分布云图及纵截面速度矢量图。从图6可以看出经过流量计后,速度分布变为很有规则。图7和图8分别为煤烟管路流量计前0.5m处横截面速度分布云图与煤烟管路流量计后0.5m处橫截面速度分布云图，两图对比同样能表明经过流量计后横截面_上的速度分布相对规则。图9为煤烟管路纵截面速度矢量图，该图展示了流量计出口处的流动状态，在流量计后只是形成很小的漩涡。所以,蓄热式板坯加热炉煤烟管路在选定位置安装流量计后流量计的尾流流场能够形成相对规则的流动状态,近而保证对煤烟管路进行正确计量。
分别对蓄热式板坯加热炉煤烟管路的相应工况条件即最大流量、常用流量和最小流量用数字化分析技术进行标定，获得蓄热式板坯加热炉煤烟管路的流量计量精度分析数据如表1所示。从表1中可看出流量计对于烟气管路的计量线性度高为0.426%，精度等级较高为0.5级。由此可以说明安装流量计能够对煤烟管路进行准确计量。
5结论
(1)安装流量计的蓄热式板坯加热炉煤烟管路内的流动分布相对不均匀,受煤烟管路中弯头和蝶阀的影响，横截面.上部分区域流速波动较明显，据流速分布特点，流量计取压点应选在与管路轴向平行的管壁位置处。
(2)因煤烟管路直管段不足及煤烟管路的实际工况条件,选择一种对称多孔孔板差压式流量计进行计量，同时结合管路中流体的流动状态及所安装流量计本身的特点，确定了流量计的最佳安装位置为:距离蓄热式板坯加热炉煤烟管路.上游弯头中心.的距离为2.1m。
(3)通过数字化分析和工况标定，获得了蓄热式板坯加热炉煤烟管路_上流量计的线性度为0.426%,精度为0.5级。
本文来源于网络,如有侵权联系即删除！
