淺析影響氮氣流量計精確度的因素及應對策略
點(diǎn)擊次數：1991 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 06:29:48
1、引言
煤氣測量用的流量計有多種類(lèi)型的流量計都可以測量，比如氮氣流量計，楔形流量計，V錐流量計等產(chǎn)品都可以實(shí)現。由于氮氣流量計具有結構簡(jiǎn)單、計量可靠穩定、儀表配套齊全、適用于大流量氣體的計量等諸多優(yōu)點(diǎn)，被煤氣行業(yè)廣泛采用，屬于煤氣測量領(lǐng)域使用最大的流量計之一。不過(guò)，由于氮氣流量計因投運后或長(cháng)期使用后出現的精確度下降等問(wèn)題，使得煤氣供銷(xiāo)差率居高不下，同時(shí)也造成煤氣氣源廠(chǎng)和煤氣供應公司之間常因氣量結算問(wèn)題發(fā)生計量糾紛。本文結合氮氣流量計的實(shí)際使用情況，探討了如謀氣密度(組分)變化、煤氣含水童、煤氣中的雜質(zhì)、二次儀表的誤差等這些造成氮氣流量計精確度下降的主要因素，并提出了諸如修正密度、處理水和水蒸氣、定期清洗、吹掃計量裝里、定期校驗二次儀表等改進(jìn)措施。
2、孔板流，計精確度下降的主要因素
氮氣流量計的使用，無(wú)論是對被測量的煤氣的質(zhì)量，還是對測量系統的設計、安裝、維護等都是有其嚴格的要求和條件限制的。任何超出規定范圍或破壞使用條件的，都將造成氮氣流量計嚴重失準。因此在實(shí)際工作中，影響氮氣流量計精確度的因素很多，但筆者認為主要因素源自以下四個(gè)方面:
2.1煤氣密度(組分)變化對氮氣流量計的影響
煤氣密度的確定對測量精確度有重大影響，由流量計算公式可見(jiàn)，密度與差壓處于同等重要地位。如果密度值測不準，則即使差壓測量為高精度，測量結果也不會(huì )高精度的，但這點(diǎn)實(shí)際上往往易被忽視。具體來(lái)講，流經(jīng)氮氣流量計的煤氣流量的大小，與煤氣密度的平方根成反比，即其它參數不變時(shí)，密度越大(小)，流量越小(大)。而在氮氣流量計實(shí)際工作時(shí)，卻是把煤氣密度取為定值Po，因此，氮氣流量計顯示的流量大小，只與Po有關(guān)，而與實(shí)際煤氣的p值大小無(wú)關(guān)。這對于單一氣源的流量測量來(lái)說(shuō)，影響不大，因為只要煤種、配煤沒(méi)有大的變化，爐溫穩定，壓力制度正常，煤氣的成分基本穩定在一個(gè)范圍內，密度也就變化不大。但一旦摻人其它氣源如水煤氣、發(fā)生爐煤氣、液化石油氣等，由于成分變化大，實(shí)際煤氣的密度也就發(fā)生很大的變化，如果此時(shí)氮氣流量計仍把煤氣密度取為定值Po，就將產(chǎn)生很大的計量誤差，該誤差的大小為:(1-√Po/P￣) Po一設計時(shí)的煤氣密度}P--實(shí)測的煤氣密度)。以總公司煉焦氣化廠(chǎng)為例，氮氣流量計是根據純焦爐煤氣設計的，當初設計煤氣密度取。. 554 97比/m3，計量很準確。近年來(lái)，為保證煤氣的供應量，特別是在冬季，每天都不定時(shí)、不均勻地摻混大量的(占日輸供量10%一20 0,6)發(fā)生爐煤氣，使煤氣密度產(chǎn)生很大的變化，雖然設計煤氣密度Po改為0. 570 Slkg/m3,但仍比煤氣的實(shí)際密度低很多，造成氮氣流量計計量偏高，P最高時(shí)曾達到0. 708 0噸耐，比。。上升了24. 106，由此引起的流量誤差也達到了+10.23%。
2. 2煤氣含水量對氮氣流量計的影響
人工煤氣在凈化過(guò)程中，一般都要經(jīng)過(guò)水的洗滌，因此，煤氣都是飽和的。煤氣流動(dòng)過(guò)程中溫度、壓力會(huì )發(fā)生變化，水蒸氣凝析，一部分水存積在孔板的前后直管段、孔板環(huán)室及導壓管內，而這恰是氮氣流量計使用條件絕對不允許的，會(huì )造成計量的嚴重誤差。此外由于煤氣中帶有的大量飽和水蒸氣一起流經(jīng)流量計，而所有這些水蒸氣是孔板本身無(wú)法識別的，只能隨煤氣一起計入輸氣量。在煤氣進(jìn)人氣柜和輸配管道后，由于增壓和中途溫度不斷降低，水蒸氣不斷地凝析成水流人水井，使煤氣體彩縮減，從而產(chǎn)生了體積差，而這部分卻不能計人售氣量。從我公司每天僅在中壓管道中抽出的十幾噸水來(lái)看，造成的產(chǎn)銷(xiāo)誤差是很大的。
2. 3煤氣中的雜質(zhì)對氮氣流量計的影響
氮氣流量計在煤氣管道上運行一段時(shí)間后，煤氣中的灰份、蔡、焦油、煤氣膠等雜質(zhì)會(huì )逐漸沉積吸附在孔板的孔口、端面和上游管道上，使得孔板入口尖銳度、表面光潔度降低、內徑變小、上游管道粗糙度增加等，造成計一量值偏大。
2.4二次儀表對氮氣流量計的影響
差壓變送器、壓力變送器、流量積算器等二次儀表的誤差，以及它們之間連接、接頭、轉換等處的泄漏，也對氮氣流量計系統精度產(chǎn)生最直接的影響，應給予高度的重視。
3、改進(jìn)措施
3.1對密度進(jìn)行修正
為減少密度變化造成的影響，最好的解決方法是:每種氣源分別計量，盡量避免用一塊總表測多種氣源的混和量，以保證儀表的精確性。
還可以用以下方法做部分補償:
①根據近年來(lái)實(shí)測的煤氣密度數據，求出平均值，輸人氮氣流量計積算器，使積算器按較接近實(shí)際的密度值運行。
②用化驗分析法測得每天(或每月)的平均密度值P，作為當天(或當月)氮氣流量計的實(shí)際密度，對流量進(jìn)行人工校正，校正公式為:
Q校一√Po/P￣
Q校一密度校正后的煤氣流量;
Q表一氮氣流量計積算器顯示的流量。
實(shí)測煤氣密度的方法，可以是每天定時(shí)取樣分析，求平均值，也可以用小鐘罩24小時(shí)連續取樣，定時(shí)分析。
按理對密度P應和壓力、溫度一樣進(jìn)行實(shí)時(shí)的完全補償，但目前國內尚無(wú)適用的可輸出連續信號的在線(xiàn)氣體密度計可供使用。
3. 2對水和水蒸氣的處理
目前尚無(wú)理想的方法給予解決，可以:
①盡可能地降低出廠(chǎng)煤氣的溫度，減少水蒸氣的含量，如進(jìn)行冷凍脫水。
②在孔板前后，分別安裝排水裝置，如圖所
采用自動(dòng)排水加人工排水的方法，實(shí)際效果很好。公司要求，冬季每班必須排水一次，其他季節每天排水一次，排水后，檢查排水閥是否關(guān)緊。
3. 3定期清洗、吹掃計量裝置
首先，氣源廠(chǎng)應加強對煤氣的凈化處理，使其符合國家有關(guān)質(zhì)量標準，減少對流量計的污染。其次，定期對孔板及直管段上的雜質(zhì)進(jìn)行清洗、吹掃?？刹捎?①在線(xiàn)式可換孔板，②多管并聯(lián)。二者均能做到在不停氣的情況下更換、清洗、吹掃氮氣流量計系統，這會(huì )給那些氣質(zhì)較差且停氣較困難的用戶(hù)帶來(lái)清洗上的方便?？偣練庠磸S(chǎng)在1995年由原來(lái)的單管計量，改為多管并聯(lián)計量，同時(shí)又安裝了三套可換式氮氣流量計(二開(kāi)一校)，定為每3個(gè)月清洗、吹掃一次(視其臟污程度，可調整清洗周期)，此項工作由氣源廠(chǎng)和我公司共同進(jìn)行。
3.4定期校驗二次儀表
為使二次儀表高準確度運行，應定期檢查、校驗二次儀表，具體內容為:①檢查取壓管是否存在堵塞、進(jìn)水及泄漏現象，尤其要注意泄漏問(wèn)題，管子、接頭、閥門(mén)、焊縫、與差壓變送器的連接處等均為可能的泄漏點(diǎn)，應用肥皂水等方法檢漏;對與差壓變送器連接的三閥組中的平衡閥亦應注意，防止失靈后使高低壓串通，導致壓差減小進(jìn)而影響計量精度。②校驗差壓變送器的零點(diǎn)，減小零點(diǎn)漂移帶來(lái)的影響。③除差壓變送器外，其他二次儀表組成整體用高精度的差壓計進(jìn)行在線(xiàn)模擬試驗，確保量程在允許的范圍內。以上檢查、校驗工作由我公司和氣源廠(chǎng)雙方儀表人員每月26日共同進(jìn)行，并作好記錄，共同簽字認可。
煤氣測量用的流量計有多種類(lèi)型的流量計都可以測量，比如氮氣流量計，楔形流量計，V錐流量計等產(chǎn)品都可以實(shí)現。由于氮氣流量計具有結構簡(jiǎn)單、計量可靠穩定、儀表配套齊全、適用于大流量氣體的計量等諸多優(yōu)點(diǎn)，被煤氣行業(yè)廣泛采用，屬于煤氣測量領(lǐng)域使用最大的流量計之一。不過(guò)，由于氮氣流量計因投運后或長(cháng)期使用后出現的精確度下降等問(wèn)題，使得煤氣供銷(xiāo)差率居高不下，同時(shí)也造成煤氣氣源廠(chǎng)和煤氣供應公司之間常因氣量結算問(wèn)題發(fā)生計量糾紛。本文結合氮氣流量計的實(shí)際使用情況，探討了如謀氣密度(組分)變化、煤氣含水童、煤氣中的雜質(zhì)、二次儀表的誤差等這些造成氮氣流量計精確度下降的主要因素，并提出了諸如修正密度、處理水和水蒸氣、定期清洗、吹掃計量裝里、定期校驗二次儀表等改進(jìn)措施。
2、孔板流，計精確度下降的主要因素
氮氣流量計的使用，無(wú)論是對被測量的煤氣的質(zhì)量，還是對測量系統的設計、安裝、維護等都是有其嚴格的要求和條件限制的。任何超出規定范圍或破壞使用條件的，都將造成氮氣流量計嚴重失準。因此在實(shí)際工作中，影響氮氣流量計精確度的因素很多，但筆者認為主要因素源自以下四個(gè)方面:
2.1煤氣密度(組分)變化對氮氣流量計的影響
煤氣密度的確定對測量精確度有重大影響，由流量計算公式可見(jiàn)，密度與差壓處于同等重要地位。如果密度值測不準，則即使差壓測量為高精度，測量結果也不會(huì )高精度的，但這點(diǎn)實(shí)際上往往易被忽視。具體來(lái)講，流經(jīng)氮氣流量計的煤氣流量的大小，與煤氣密度的平方根成反比，即其它參數不變時(shí)，密度越大(小)，流量越小(大)。而在氮氣流量計實(shí)際工作時(shí)，卻是把煤氣密度取為定值Po，因此，氮氣流量計顯示的流量大小，只與Po有關(guān)，而與實(shí)際煤氣的p值大小無(wú)關(guān)。這對于單一氣源的流量測量來(lái)說(shuō)，影響不大，因為只要煤種、配煤沒(méi)有大的變化，爐溫穩定，壓力制度正常，煤氣的成分基本穩定在一個(gè)范圍內，密度也就變化不大。但一旦摻人其它氣源如水煤氣、發(fā)生爐煤氣、液化石油氣等，由于成分變化大，實(shí)際煤氣的密度也就發(fā)生很大的變化，如果此時(shí)氮氣流量計仍把煤氣密度取為定值Po，就將產(chǎn)生很大的計量誤差，該誤差的大小為:(1-√Po/P￣) Po一設計時(shí)的煤氣密度}P--實(shí)測的煤氣密度)。以總公司煉焦氣化廠(chǎng)為例，氮氣流量計是根據純焦爐煤氣設計的，當初設計煤氣密度取。. 554 97比/m3，計量很準確。近年來(lái)，為保證煤氣的供應量，特別是在冬季，每天都不定時(shí)、不均勻地摻混大量的(占日輸供量10%一20 0,6)發(fā)生爐煤氣，使煤氣密度產(chǎn)生很大的變化，雖然設計煤氣密度Po改為0. 570 Slkg/m3,但仍比煤氣的實(shí)際密度低很多，造成氮氣流量計計量偏高，P最高時(shí)曾達到0. 708 0噸耐，比。。上升了24. 106，由此引起的流量誤差也達到了+10.23%。
2. 2煤氣含水量對氮氣流量計的影響
人工煤氣在凈化過(guò)程中，一般都要經(jīng)過(guò)水的洗滌，因此，煤氣都是飽和的。煤氣流動(dòng)過(guò)程中溫度、壓力會(huì )發(fā)生變化，水蒸氣凝析，一部分水存積在孔板的前后直管段、孔板環(huán)室及導壓管內，而這恰是氮氣流量計使用條件絕對不允許的，會(huì )造成計量的嚴重誤差。此外由于煤氣中帶有的大量飽和水蒸氣一起流經(jīng)流量計，而所有這些水蒸氣是孔板本身無(wú)法識別的，只能隨煤氣一起計入輸氣量。在煤氣進(jìn)人氣柜和輸配管道后，由于增壓和中途溫度不斷降低，水蒸氣不斷地凝析成水流人水井，使煤氣體彩縮減，從而產(chǎn)生了體積差，而這部分卻不能計人售氣量。從我公司每天僅在中壓管道中抽出的十幾噸水來(lái)看，造成的產(chǎn)銷(xiāo)誤差是很大的。
2. 3煤氣中的雜質(zhì)對氮氣流量計的影響
氮氣流量計在煤氣管道上運行一段時(shí)間后，煤氣中的灰份、蔡、焦油、煤氣膠等雜質(zhì)會(huì )逐漸沉積吸附在孔板的孔口、端面和上游管道上，使得孔板入口尖銳度、表面光潔度降低、內徑變小、上游管道粗糙度增加等，造成計一量值偏大。
2.4二次儀表對氮氣流量計的影響
差壓變送器、壓力變送器、流量積算器等二次儀表的誤差，以及它們之間連接、接頭、轉換等處的泄漏，也對氮氣流量計系統精度產(chǎn)生最直接的影響，應給予高度的重視。
3、改進(jìn)措施
3.1對密度進(jìn)行修正
為減少密度變化造成的影響，最好的解決方法是:每種氣源分別計量，盡量避免用一塊總表測多種氣源的混和量，以保證儀表的精確性。
還可以用以下方法做部分補償:
①根據近年來(lái)實(shí)測的煤氣密度數據，求出平均值，輸人氮氣流量計積算器，使積算器按較接近實(shí)際的密度值運行。
②用化驗分析法測得每天(或每月)的平均密度值P，作為當天(或當月)氮氣流量計的實(shí)際密度，對流量進(jìn)行人工校正，校正公式為:
Q校一√Po/P￣
Q校一密度校正后的煤氣流量;
Q表一氮氣流量計積算器顯示的流量。
實(shí)測煤氣密度的方法，可以是每天定時(shí)取樣分析，求平均值，也可以用小鐘罩24小時(shí)連續取樣，定時(shí)分析。
按理對密度P應和壓力、溫度一樣進(jìn)行實(shí)時(shí)的完全補償，但目前國內尚無(wú)適用的可輸出連續信號的在線(xiàn)氣體密度計可供使用。
3. 2對水和水蒸氣的處理
目前尚無(wú)理想的方法給予解決，可以:
①盡可能地降低出廠(chǎng)煤氣的溫度，減少水蒸氣的含量，如進(jìn)行冷凍脫水。
②在孔板前后，分別安裝排水裝置，如圖所
采用自動(dòng)排水加人工排水的方法，實(shí)際效果很好。公司要求，冬季每班必須排水一次，其他季節每天排水一次，排水后，檢查排水閥是否關(guān)緊。
3. 3定期清洗、吹掃計量裝置
首先，氣源廠(chǎng)應加強對煤氣的凈化處理，使其符合國家有關(guān)質(zhì)量標準，減少對流量計的污染。其次，定期對孔板及直管段上的雜質(zhì)進(jìn)行清洗、吹掃?？刹捎?①在線(xiàn)式可換孔板，②多管并聯(lián)。二者均能做到在不停氣的情況下更換、清洗、吹掃氮氣流量計系統，這會(huì )給那些氣質(zhì)較差且停氣較困難的用戶(hù)帶來(lái)清洗上的方便?？偣練庠磸S(chǎng)在1995年由原來(lái)的單管計量，改為多管并聯(lián)計量，同時(shí)又安裝了三套可換式氮氣流量計(二開(kāi)一校)，定為每3個(gè)月清洗、吹掃一次(視其臟污程度，可調整清洗周期)，此項工作由氣源廠(chǎng)和我公司共同進(jìn)行。
3.4定期校驗二次儀表
為使二次儀表高準確度運行，應定期檢查、校驗二次儀表，具體內容為:①檢查取壓管是否存在堵塞、進(jìn)水及泄漏現象，尤其要注意泄漏問(wèn)題，管子、接頭、閥門(mén)、焊縫、與差壓變送器的連接處等均為可能的泄漏點(diǎn)，應用肥皂水等方法檢漏;對與差壓變送器連接的三閥組中的平衡閥亦應注意，防止失靈后使高低壓串通，導致壓差減小進(jìn)而影響計量精度。②校驗差壓變送器的零點(diǎn)，減小零點(diǎn)漂移帶來(lái)的影響。③除差壓變送器外，其他二次儀表組成整體用高精度的差壓計進(jìn)行在線(xiàn)模擬試驗，確保量程在允許的范圍內。以上檢查、校驗工作由我公司和氣源廠(chǎng)雙方儀表人員每月26日共同進(jìn)行，并作好記錄，共同簽字認可。