煤氣即(城鎮(zhèn))人工煤氣，是燃?xì)獾囊环N，是目前城市居民和很多企事業(yè)單位的最主要的燃料。有的還用作化工產(chǎn)品的原料。
在煤氣生產(chǎn)、輸送和分配各個(gè)環(huán)節(jié)有大量的煤氣表，有的用于一般監(jiān)視，有的用于貿(mào)易結(jié)算，其中用于貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量系統(tǒng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17167規(guī)定了其精確度要求。
（1）氣流量測(cè)量的特點(diǎn)
a.流體靜壓低、流速低，允許壓損小，一般不允許用縮小管徑的方法提高流速。
b.流體濕度高,有的測(cè)量對(duì)象還帶少量水，在管道底部作分層流動(dòng)。
c.有的測(cè)量對(duì)象氫含量高，流體密度小，用渦街流量計(jì)測(cè)量時(shí)，信號(hào)較弱。
d.煤氣發(fā)生爐、焦?fàn)t等產(chǎn)出的煤氣一般帶焦油之類黏稠物，有的還帶一定數(shù)量塵埃。
e.測(cè)量點(diǎn)位于壓氣機(jī)出口時(shí)，存在一定的流動(dòng)脈動(dòng)。
f.流體屬易燃易爆介質(zhì)，儀表有防爆要求。
g.從小到大各種管徑都有。
h.最小流量與流量差異懸殊。
i.用于貿(mào)易結(jié)算的系統(tǒng)，計(jì)量精確度要求高；作為一般監(jiān)視和過程控制的系統(tǒng)，精確度要求則低一些。
（2）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要內(nèi)容 2000年國(guó)家發(fā)布了GB/T18215.1《城鎮(zhèn)人工煤氣主要管道流量測(cè)量》部分采用標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置的方法，對(duì)煤氣流量測(cè)量中的有關(guān)技術(shù)問題作了規(guī)定，其中：
?、賹?duì)流體的要求：“應(yīng)是均勻的和單相（或可以認(rèn)為是單相）的流體"。
?、诿簹庠趦艋^程中都經(jīng)過洗滌，因此一般水分含量都呈飽和狀態(tài)，相對(duì)濕度為100％。
?、塾糜谫Q(mào)易結(jié)算的測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度一般應(yīng)優(yōu)于2.5級(jí)。基本誤差限以示值的百分比表示。
④煤氣流量定義為濕氣體中的干部分。
?、轀y(cè)量結(jié)果以體積流量表示，并換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的定義除了一般取101.325kPa、20℃之外，還兼顧煤氣行業(yè)的傳統(tǒng)，也可取供需雙方協(xié)商的其他溫壓和濕度。
?、薰?jié)流裝置采用多管并聯(lián)形式。
?、咴诖嬖诹鲃?dòng)脈動(dòng)的情況下，對(duì)測(cè)量平均數(shù)量提出了以下措施。
a.在管線上采用衰減措施，，安裝濾波器（由容器及管阻組成）。
b.儀表檢測(cè)件盡量遠(yuǎn)離脈動(dòng)源。
c.采用盡量大的β和Δp，在測(cè)量處減小管道直徑。
d.管線、儀表支架安裝牢固。
e.兩根差壓引壓管阻力對(duì)稱。
(2)儀表的類型與使用 可以用來測(cè)量氣體的流量計(jì)有很多種，但測(cè)量煤氣流量的理想儀表卻幾乎找不到，這主要是由煤氣的特點(diǎn)所決定的。由于有焦油等黏稠物存在，旋轉(zhuǎn)型的流量計(jì)使用困難。由于密度小、流速低，渦街流量計(jì)使用困難。由于富含水氣以及氣體組 分有變化，熱式流量計(jì)也不理想。最后還是已經(jīng)使用幾十年的差壓式流量計(jì)唱主角。
① 孔板差壓流量計(jì)
a.可換孔板節(jié)流裝置。國(guó)際GB/T18215－2000規(guī)定的是標(biāo)準(zhǔn)孔板。如果測(cè)量點(diǎn)流體較臟，需采用可換孔板節(jié)流裝置。這樣在不停氣的條件下，可對(duì)節(jié)流件進(jìn)行清洗、檢修、更換?？蓳Q孔板節(jié)流裝置典型結(jié)構(gòu)如圖3.18所示。
b.圓缺孔板。圓缺孔板是專為臟污流體流量測(cè)量而設(shè)計(jì)的特殊孔板。其開孔是一個(gè)圓的一部分（圓缺部分），這個(gè)圓的直徑為管道內(nèi)徑的98％。開孔的圓弧部分應(yīng)精確定位，使其與管道同心，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為濕氣體而當(dāng) 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為濕氣體而且管道水平布置時(shí)，管道底部有可能存在微量分層流動(dòng)的液體，這時(shí)選用圓缺孔板能使液體從下半部的圓缺部分順利通過節(jié)流件，而不會(huì)像標(biāo)準(zhǔn)孔板那樣將液體阻擋在節(jié)流件前，以致積液，影響測(cè)量精確度。同樣道理，當(dāng)被測(cè)氣體中含有粉塵時(shí)，由于粉塵密度比氣體大得多，其中有些顆粒容易貼近管道底部被氣流帶走，選用圓缺孔板，顆粒也能順利通過節(jié)流件，而不會(huì)像標(biāo)準(zhǔn)孔板那樣顆粒在節(jié)流件前堆積。
在冶金行業(yè)，煤氣流量測(cè)量對(duì)象較多，而且因?yàn)槊簹夂蹓m和水滴的情況也很普遍，所以圓缺孔板使用得十分普遍。
c.多管并聯(lián)形式。多管（兩管、三管或四管）并聯(lián)形式的作用有三個(gè)，其一是擴(kuò)大測(cè)量系統(tǒng)的范圍度。由于管道中煤氣流速一般都很低，因此，一臺(tái)孔板流量計(jì)的范圍度能達(dá)到3∶1，那么，用一臺(tái)大口徑孔板與一臺(tái)小口徑孔板相配合，就能將范圍擴(kuò)大為10∶1。其二是實(shí)現(xiàn)在總管不停氣的情況下拆洗節(jié)流裝置，從而避開價(jià)格昂貴的可換孔板節(jié)流裝置。當(dāng)然，節(jié)流裝置上下游必須裝切斷閥。其三是解決DN>1000管道的流量測(cè)量問題。例如用4副DN1000的節(jié)流裝置并聯(lián)使用，解決DN2000總管的流量測(cè)量。多管并聯(lián)形式的缺點(diǎn)是設(shè)備數(shù)量和投資成倍增加。
d.煤氣管排水和防凍。水平敷設(shè)的煤氣管道，有時(shí)發(fā)現(xiàn)管道底部有水流動(dòng)，必須在節(jié)流裝置前裝排水設(shè)施。簡(jiǎn)單又可靠的方法是利用水封實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水，如圖3.20所示。圖中的液位差與壓力有如下關(guān)系。
h=p/(gρ) （3.37）
式中 h――液位差，m；
p――煤氣壓力，Pa；
g――重力加速度，m/s2；
ρ――水的密度，kg/m3。
在寒冷季節(jié)，排水設(shè)施內(nèi)甚至地上敷設(shè)的煤氣管道的水都有可能會(huì)結(jié)冰，為防凍害，應(yīng)采取防凍措施。
②均速管差壓流量計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)孔板差壓流量計(jì)在煤氣流量測(cè)量中有極為重要的地位，有悠久的使用歷史。由于這一方法有豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)加工已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，只要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、安裝、檢驗(yàn)和使用，無(wú)需進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定，就能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度，因而非常方便，并獲得廣泛應(yīng)用。但是在管徑較大時(shí)，一套可換孔板式節(jié)流裝置價(jià)格相當(dāng)可觀，所以如果測(cè)量數(shù)據(jù)僅用于過程監(jiān)測(cè)，精確度要求也不高，那么就可選用均速管差壓流量計(jì)。
均速管差壓式流量計(jì)在氣體流量測(cè)量中應(yīng)用成敗的關(guān)鍵是引壓管不要被水滴堵住。由于定型的均速管產(chǎn)品所帶的切斷閥多半為針型閥，通徑較小而流體中的水氣經(jīng)冷凝變成水滴，如果針型閥處理得不好或引壓管坡度欠合理，此液滴極易將通路封死。
差壓式均速管輸出得差壓信號(hào)一般都很小。當(dāng)流體為常溫常壓的空氣時(shí)，如果流速為10m/s，只能達(dá)到62.5Pa差壓[28]。這樣，一滴水滴將差壓傳送通道封住,就足以將此差壓全部抵消掉。有的制造商將正負(fù)壓切斷閥改為通徑較大的直通閘閥，為保證儀表的可靠使用創(chuàng)造了條件。
（4）孔板設(shè)計(jì)計(jì)算舉例（節(jié)流件為標(biāo)準(zhǔn)孔板）詳見本章3.8節(jié)．
（5）管道那壁積灰及其對(duì)測(cè)量的影響
①積灰普遍存在
a.上海某鋼廠采用孔板流量計(jì)測(cè)量煤氣發(fā)生爐出口煤氣流量，由于煤氣中粉塵含量較高，數(shù)年后，管道內(nèi)壁生成一層沉積物，結(jié)垢后同瀝青路面，質(zhì)地堅(jiān)韌、不易清理，是煤氣中的煤焦油和粉塵在管道內(nèi)壁日積月累形成的。
b.上海的另一家鋼廠用差壓式流量計(jì)測(cè)量煤氣流量，
由于擔(dān)心孔板積灰后影響測(cè)量精確度，所以節(jié)流裝置選用文丘里管，使用半年多后，發(fā)現(xiàn)流量示值逐漸偏高，于是在停車檢修時(shí)對(duì)文丘里管拆開檢查，發(fā)現(xiàn)文丘里管內(nèi)壁積了一層含灰塵的焦油，就連流速的喉部也未幸免。但每年一次停車檢修時(shí)，用溶液清洗干凈后仍可繼續(xù)使用。
c.重慶鋼鐵集團(tuán)公司采用圓缺孔板測(cè)量高爐煤氣流量，在使用數(shù)年將節(jié)流裝置拆下清洗時(shí)發(fā)現(xiàn)，孔板圓缺部分高度的1/8～1/6被堆積物[8]。
d.徐州某化工廠用均速管差壓流量計(jì)測(cè)量煤氣發(fā)生爐出口管（DN700）流量，使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)流量示值逐漸升高，比物料平衡計(jì)算結(jié)果高百分之幾。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)壁結(jié)了一層厚度不等的瀝砂，水平管道下部?jī)?nèi)壁結(jié)得較厚，約30mm厚，管道上部?jī)?nèi)壁結(jié)得較薄，約10mm厚。
②處理方法之一。清除沉積物或更新管道能將沉積在流量計(jì)前后一定長(zhǎng)度得管段內(nèi)的沉積物和節(jié)流件表面的沉積物清除掉而又不損壞儀表，當(dāng)然能恢復(fù)儀表的應(yīng)有測(cè)量精確度。但是沉積物往往既硬又韌，不易清理，因此，如果有停車機(jī)會(huì)可將節(jié)流件30D、節(jié)流件后15D的管道局部更新，當(dāng)然是個(gè)好辦法。
③處理方法之二。對(duì)沉積物引入的誤差進(jìn)行修正。
a.標(biāo)準(zhǔn)孔板差壓式流量計(jì)。煤氣中的焦油和粉塵在標(biāo)準(zhǔn)孔板表面及管道內(nèi)壁的沉積可分兩種情況。種情況是煤氣中粉塵經(jīng)洗滌過濾的測(cè)量對(duì)象，孔板端面和管道內(nèi)壁只薄薄地結(jié)了一層焦油。第二種情況是煤氣中含有較多粉塵的測(cè)量對(duì)象，管道內(nèi)壁結(jié)了一層厚度達(dá)數(shù)厘米的“瀝青砂"。
對(duì)于前一種情況，鋼管內(nèi)壁被焦油玷污后，對(duì)流動(dòng)的煤氣有一定的黏附作用，此作用引入多大的誤差尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，很難做出估算，但影響值肯定微小，以致可以忽略不計(jì)。管道內(nèi)壁上的一層焦油雖然可能有2mm厚。但因煤氣管道直徑一般較大，例如公稱直徑為1000mm，因此對(duì)測(cè)量影響也很微小。
對(duì)于后一種情況，影響稍大些，它是通過直徑比β變大導(dǎo)致流出系數(shù)C變化及C/ 變化[1]，進(jìn)而引起流量示值相應(yīng)變化的。例如有一副DN1000標(biāo)準(zhǔn)孔板，β為0.7，在雷諾數(shù)ReD為2 105時(shí)
C＝0.5959＋0.0312β2.1－0.1840β8＋0.0029β2.5（
＝0.5959＋0.0312 2.1－0.1840 0.78＋0.0029 0.72.5（
＝0.60402（以角度接取壓為例）
在管道內(nèi)壁均勻結(jié)了一層20mm厚的沉積物后，β增大為0.7365，令ReD仍為2 105，按相同的公式計(jì)算，C為0.6009，
所以結(jié)垢前流量系數(shù)
結(jié)垢后流量系數(shù)
＝0.7153
結(jié)垢流量系數(shù)變化率為
由此引起的流量示值變化為－3.2％R。
b.文丘里管差壓式流量計(jì)。文丘里管前后直管段內(nèi)壁結(jié)沉積物，可以認(rèn)為對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響，因?yàn)槠淞鞒鱿禂?shù)可看作與直徑比無(wú)關(guān)，但喉部結(jié)垢引起的誤差要比標(biāo)準(zhǔn)孔板大。例如有一副文丘里管，其DN為100mm，喉部直徑為700mm，喉部?jī)?nèi)壁結(jié)垢5mm后，其流通截面積約比原來減小2/70，則流量示值大約2.86％R。
c.圓缺孔板差壓式流量計(jì)。圓缺孔板前后直管段內(nèi)壁沉積物對(duì)流量測(cè)量的影響主要包括兩個(gè)部分，其一是使節(jié)流件開孔面積與管道截面之比m發(fā)生變化對(duì)流量測(cè)量的影響，其二是圓缺孔有效面積變小對(duì)流量測(cè)量的影響。前者影響與標(biāo)準(zhǔn)孔板相似。但在管道截面積縮小的同時(shí)，圓缺孔有效面積也縮小一些。因此m變化不大。例如有一副DN1000的圓缺孔板，m為0.49，管道內(nèi)壁被均勻結(jié)了一層20mm厚的沉積物后，管道截面積減小為0.7238m2，而圓缺孔面積約減小為0.3574m2，（將圓缺孔圓弧看作與管道圓弧相切），所以，β仍為0.49。后者的影響較大，因?yàn)闊o(wú)沉積物時(shí)，開孔面積為0.3848m2，而沉積物厚度為20mm時(shí)，開孔有效面積為0.3547m2，約為無(wú)沉積物時(shí)的92.18％，因此儀表示值約偏高8.5％R。
實(shí)際計(jì)算時(shí)，因?yàn)閳A缺孔半徑為管道半徑的0.98，20mm厚的沉積層僅有10mm阻擋了圓缺孔，所以實(shí)際影響只有8.5％的一半。
d.均速管差壓式流量計(jì)
均速管流量計(jì)是由均速管測(cè)量管道內(nèi)的平均流速，然后乘流通截面積，并扣除均速管插入管道部分的阻塞影響。均速管前后直管段內(nèi)壁沉積物對(duì)流量測(cè)量的影響，如果忽略阻塞系數(shù)的微小變化，就可簡(jiǎn)單地看作流通截面積減小對(duì)流量示值的影響。
例如有一副均速管，管道內(nèi)徑為1000mm，管道內(nèi)壁被均勻結(jié)了一層厚度為20mm的沉積物后，流通截面積從0.7854m2減小為0.7238m2，在實(shí)際流量不變的情況下，流速增大，因而儀表顯示值相應(yīng)增大，增大值為（0.7854－0.7238）/0.7238＝8.5％R。
以上的分析和計(jì)算都是理想化的，實(shí)際情況要復(fù)雜得多，管內(nèi)壁沉積物厚度不可能是均勻一致的，總是上面薄下面厚。但方法可以使用。
?、軐?duì)沉積物影響進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于大口徑流量計(jì)拆開檢查修理周朝較長(zhǎng)，如果次拆開檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)沉積物結(jié)得比較嚴(yán)重，而且未清除，可根據(jù)沉積物厚度計(jì)算流量影響值。如果流體條件不變，則未來一段時(shí)間沉積物繼續(xù)增厚，流量影響值相應(yīng)增大是必然的，于是就可從拆開檢查時(shí)測(cè)得的沉積層厚度和沉積時(shí)間計(jì)算沉積速率，并令以后以相同的速率繼續(xù)沉積，從而對(duì)未來的流量影響值進(jìn)行預(yù)測(cè)。
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