畢托巴流量計在干熄焦循環(huán)氣體流量測量中的應(yīng)用

1.概述

干熄焦循環(huán)氣體屬于臟氣體，成分復(fù)雜，含有固體顆粒以及酸性、黏性介質(zhì)等，因而其流量測量難度較大，現(xiàn)在一般采用孔板或者威力巴流量計進行測量，由于兩者都存在不同的缺陷而造成流量測量困難，給干熄焦預(yù)存室壓力控制帶來不穩(wěn)定因素。孔板安裝和維護時需要停氣，存在維護不方便、管道循環(huán)氣體壓損大等問題；而威力巴流量計由于正負取壓孔偏小容易造成堵塞，造成流量檢測故障頻繁。

在韶鋼干熄焦循環(huán)氣體介質(zhì)流量測量中，使用了威力巴流量計，主要存在以下三個方面的問題：（1）由于干熄焦循環(huán)氣體中含有黏性、酸性介質(zhì)與固體顆粒，而威力巴流量計正負取壓孔均比較小，容易堵塞，進而造成測量不正確。（2）流量計無在線維護裝置，而循環(huán)氣體中含有CO等劇毒氣體，因而在每一次的檢修過程中，均需要做好嚴(yán)格的安全措施，稍有不慎易造成人員中毒事故，給流量計的檢修帶來了很大的困難。（3）流量計在材料選擇上有問題，循環(huán)氣體中因含有SO2、水等介質(zhì)，生成有稀酸，有較強的腐蝕性，造成流量計腐蝕嚴(yán)重。

針對上述問題，經(jīng)過對畢托巴流量計的全面了解后，廣東韶鋼集團有限公司先后于2010年7月、12月對兩座干熄焦預(yù)存室旁通管循環(huán)氣體流量檢測進行了改造，在線安裝了兩臺畢托巴流量計。

2.畢托巴流量計工作原理

畢托巴流量計是一種可以用于循環(huán)氣體流量測量的新型流量計，可克服孔板、威力巴流量計的缺點，保證循環(huán)氣體流量的正常準(zhǔn)確測量。

畢托巴流量計是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3966《封閉管道中流體流量的測量——采用皮托靜壓管的速度面積法》設(shè)計的一種節(jié)能型差壓式流量計，其測量原理和皮托管測量原理相同，即提取流速再換算成流體體積流量與質(zhì)量流量的差壓式流量計。將畢托巴流量計按設(shè)計尺寸插入管道中心，總壓孔對正流體的來流方向，靜壓孔對正流體的去流方向，總壓與靜壓之差即所需要的差壓，然后根據(jù)畢托巴風(fēng)洞標(biāo)定曲線擬合出該點的標(biāo)準(zhǔn)差壓來計算被測流體的流量。

畢托巴流量計測量系統(tǒng)由畢托巴流量傳感器、導(dǎo)壓管、在線安裝維護裝置、差壓變送器、BTB-A系列流量積算儀或DCS組成。畢托巴流量傳感器測出其本身前后差壓經(jīng)導(dǎo)壓管傳遞至差壓變送器，差壓變送器再將測量出的差壓信號以4～20mADC的方式送至BTB-A系列流量積算儀或者DCS。差壓變送器測得的差壓信號還是非標(biāo)準(zhǔn)信號，因此，為了保證畢托巴流量計的測量精度，需要在BTB-A系列流量積算儀或者DCS中，根據(jù)生產(chǎn)廠家經(jīng)過風(fēng)洞標(biāo)定提供的計算模型和參數(shù)表對差壓信號進行處理，一般情況下生產(chǎn)廠家提供全量程分五區(qū)系數(shù)修正，以確保修正后探針提取的中心流速與管道內(nèi)各點流速的平均值形成對應(yīng)關(guān)系，達到要求的精度水平。

3.畢托巴流量計的性能特點

（1）高精度。畢托巴流量傳感器實現(xiàn)每臺都在高精度標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞上從0風(fēng)速到150m／s的吹風(fēng)標(biāo)定，測點在管道中心區(qū)，并把標(biāo)定的數(shù)據(jù)以清華大學(xué)幾十年的吹風(fēng)數(shù)據(jù)庫為依據(jù)經(jīng)過復(fù)雜的運算得出其修正系數(shù)，且在計算流量時根據(jù)對準(zhǔn)確度的要求（準(zhǔn)確度要求越高分段越多），采用分段修正的方法對所測信號進行修正，從而保證畢托巴流量計在全量程范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度。一般情況下，在3％～100％的量程范圍準(zhǔn)確度可達0.2％。

（2）優(yōu)越的防堵性能。由于采用背靠背防堵式設(shè)計，徹底消除了常規(guī)插入式流量探頭存在易堵塞的弊端，探頭前部形成高壓區(qū)，在高壓區(qū)處形成不規(guī)則渦流，粉塵受自身重力作用自然下落，阻止了顆粒進入。另外防堵型畢托巴流量計的總壓孔尺寸為Φ14mm，靜壓孔為Φ12mm，畢托巴流量計的傳感器取壓孔的加大，有效地解決了由于被測介質(zhì)臟物黏堵而影響正常的取壓，從而保證精準(zhǔn)的測量。

（3）具備在線安裝維護功能。畢托巴流量計由球閥連接裝置和單保護裝置構(gòu)成了在線維護、在線清洗的系統(tǒng)，實現(xiàn)了帶壓開孔、在線安裝、在線清洗、在線維護功能。

（4）壓損小。畢托巴流量傳感器采用了子彈頭形設(shè)計，其截面積小，在介質(zhì)管道中壓力損失很小，與長徑噴嘴、孔板、機翼等節(jié)流流量測量裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果，是一種高效、節(jié)能的中心流速流量探頭，被國家發(fā)改委節(jié)能信息傳播中心推薦為第61號節(jié)能產(chǎn)品。

（5）適用范圍廣。畢托巴流量傳感器適用于流速1～150m/s的氣體與0.2～20m/s的液體，具有量程比寬的特點，對低流速、小流量、大管徑測量效果更佳。另外，由于傳感器能夠測量含雜質(zhì)多的介質(zhì)，因此，能夠適用多種流體和多種管道形式。

（6）可靠性高。由于結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，耐磨、耐沖擊、不易堵塞，一體化結(jié)構(gòu)避免了高低腔室之間的信號滲漏，因而具有可靠性高的優(yōu)點。

4.畢托巴流量計在線安裝與投運

由于在安裝畢托巴流量計時，廠里干熄焦并沒有停產(chǎn)。因而采取了在線安裝方式，安裝與投運步驟如下。

（1）在安裝前首先對安裝畢托巴流量計的球閥進行密閉性和開啟試驗，按GB/T9113標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（2）根據(jù)畢托巴流量計設(shè)計計算書以及現(xiàn)場實際情況確定安裝位置，并測量安裝位置處介質(zhì)管道的實際壁厚，確定能否進行實施在線安裝。

（3）在介質(zhì)管道絕對密封的情況下直接把球閥安裝底座焊接在煤氣管道上，并把球閥裝好。

（4）在球閥上安裝在線打孔器，開啟球閥，在介質(zhì)管道壁上開孔。

（5）開孔完畢后，抽出在線打孔器鉆頭，待鉆頭退到位后關(guān)閉球閥，從球閥上拆下在線打孔器。

（6）將畢托巴流量計固定在球閥上，開啟球閥，將畢托巴流量計插入介質(zhì)管道，并保證安裝后頭部位于管道中心線上，確?？倝嚎讓φ齺砹鞣较?。密封螺帽，緊固好所有的連接件。

（7）選擇無震動的位置安裝差壓變送器，并將導(dǎo)壓管連接至畢托巴流量計，做好所有焊點以及連接部位的氣密性檢查。

（8）正確將差壓變送器信號線接至DCS卡件，根據(jù)廠家提供的計算書以及計算模型對差壓變送器進行量程設(shè)置并投運，在DCS中對差壓信號進行處理，使流量能夠正確顯示。

5.應(yīng)用效果

采用畢托巴流量計用于循環(huán)氣體流量測量后，從運行情況來看，流量檢測一直穩(wěn)定可靠，沒有出現(xiàn)過任何堵塞現(xiàn)象，達到了理想的防堵性能和穩(wěn)定的取壓功能，有效減少了維護工作量，并降低了工作時的危險性。另外，從測量的數(shù)據(jù)來看，與工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)相符，為工藝操作人員提供了可靠的數(shù)據(jù)，滿足了工藝的要求。

畢托巴流量計在干熄焦循環(huán)氣體介質(zhì)流量測量上的效果表明，畢托巴流量計能夠從根本上解決較臟氣體的流量測量，適合干熄焦循環(huán)氣體、熱電一次和二次風(fēng)、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等含雜質(zhì)較多的氣體流量測量。(end)