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毕托巴流量计在干熄焦循环气体流量测量中的应用
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1.概述
干熄焦循环气体属于脏气体，成分复杂，含有固体颗粒以及酸性、黏性介质等，因而其流量测量难度较大，现在一般采用孔板或者威力巴流量计进行测量，由于两者都存在不同的缺陷而造成流量测量困难，给干熄焦预存室压力控制带来不稳定因素。孔板安装和维护时需要停气，存在维护不方便、管道循环气体压损大等问题；而威力巴流量计由于正负取压孔偏小容易造成堵塞，造成流量检测故障频繁。
在韶钢干熄焦循环气体介质流量测量中，使用了威力巴流量计，主要存在以下三个方面的问题：（1）由于干熄焦循环气体中含有黏性、酸性介质与固体颗粒，而威力巴流量计正负取压孔均比较小，容易堵塞，进而造成测量不正确。（2）流量计无在线维护装置，而循环气体中含有CO等剧毒气体，因而在每一次的检修过程中，均需要做好严格的安全措施，稍有不慎易造成人员中毒事故，给流量计的检修带来了很大的困难。（3）流量计在材料选择上有问题，循环气体中因含有SO2、水等介质，生成有稀酸，有较强的腐蚀性，造成流量计腐蚀严重。
针对上述问题，经过对毕托巴流量计的全面了解后，广东韶钢集团有限公司先后于2010年7月、12月对两座干熄焦预存室旁通管循环气体流量检测进行了改造，在线安装了两台毕托巴流量计。
2.毕托巴流量计工作原理
毕托巴流量计是一种可以用于循环气体流量测量的新型流量计，可克服孔板、威力巴流量计的缺点，保证循环气体流量的正常准确测量。
毕托巴流量计是根据国际标准ISO3966《封闭管道中流体流量的测量——采用皮托静压管的速度面积法》设计的一种节能型差压式流量计，其测量原理和皮托管测量原理相同，即提取流速再换算成流体体积流量与质量流量的差压式流量计。将毕托巴流量计按设计尺寸插入管道中心，总压孔对正流体的来流方向，静压孔对正流体的去流方向，总压与静压之差即所需要的差压，然后根据毕托巴风洞标定曲线拟合出该点的标准差压来计算被测流体的流量。
毕托巴流量计测量系统由毕托巴流量传感器、导压管、在线安装维护装置、差压变送器、BTB-A系列流量积算仪或DCS组成。毕托巴流量传感器测出其本身前后差压经导压管传递至差压变送器，差压变送器再将测量出的差压信号以4～20mADC的方式送至BTB-A系列流量积算仪或者DCS。差压变送器测得的差压信号还是非标准信号，因此，为了保证毕托巴流量计的测量精度，需要在BTB-A系列流量积算仪或者DCS中，根据生产厂家经过风洞标定提供的计算模型和参数表对差压信号进行处理，一般情况下生产厂家提供全量程分五区系数修正，以确保修正后探针提取的中心流速与管道内各点流速的平均值形成对应关系，达到要求的精度水平。
3.毕托巴流量计的性能特点
（1）高精度。毕托巴流量传感器实现每台都在高精度标准风洞上从0风速到150m／s的吹风标定，测点在管道中心区，并把标定的数据以清华大学几十年的吹风数据库为依据经过复杂的运算得出其修正系数，且在计算流量时根据对准确度的要求（准确度要求越高分段越多），采用分段修正的方法对所测信号进行修正，从而保证毕托巴流量计在全量程范围内的准确度。一般情况下，在3％～100％的量程范围准确度可达0.2％。
（2）优越的防堵性能。由于采用背靠背防堵式设计，彻底消除了常规插入式流量探头存在易堵塞的弊端，探头前部形成高压区，在高压区处形成不规则涡流，粉尘受自身重力作用自然下落，阻止了颗粒进入。另外防堵型毕托巴流量计的总压孔尺寸为Φ14mm，静压孔为Φ12mm，毕托巴流量计的传感器取压孔的加大，有效地解决了由于被测介质脏物黏堵而影响正常的取压，从而保证精准的测量。
（3）具备在线安装维护功能。毕托巴流量计由球阀连接装置和单保护装置构成了在线维护、在线清洗的系统，实现了带压开孔、在线安装、在线清洗、在线维护功能。
（4）压损小。毕托巴流量传感器采用了子弹头形设计，其截面积小，在介质管道中压力损失很小，与长径喷嘴、孔板、机翼等节流流量测量装置相比较具有明显的节能效果，是一种高效、节能的中心流速流量探头，被国家发改委节能信息传播中心推荐为第61号节能产品。
（5）适用范围广。毕托巴流量传感器适用于流速1～150m/s的气体与0.2～20m/s的液体，具有量程比宽的特点，对低流速、小流量、大管径测量效果更佳。另外，由于传感器能够测量含杂质多的介质，因此，能够适用多种流体和多种管道形式。
（6）可靠性高。由于结构简单，设计合理，耐磨、耐冲击、不易堵塞，一体化结构避免了高低腔室之间的信号渗漏，因而具有可靠性高的优点。
4.毕托巴流量计在线安装与投运
由于在安装毕托巴流量计时，厂里干熄焦并没有停产。因而采取了在线安装方式，安装与投运步骤如下。
（1）在安装前首先对安装毕托巴流量计的球阀进行密闭性和开启试验，按GB/T9113标准执行。
（2）根据毕托巴流量计设计计算书以及现场实际情况确定安装位置，并测量安装位置处介质管道的实际壁厚，确定能否进行实施在线安装。
（3）在介质管道绝对密封的情况下直接把球阀安装底座焊接在煤气管道上，并把球阀装好。
（4）在球阀上安装在线打孔器，开启球阀，在介质管道壁上开孔。
（5）开孔完毕后，抽出在线打孔器钻头，待钻头退到位后关闭球阀，从球阀上拆下在线打孔器。
（6）将毕托巴流量计固定在球阀上，开启球阀，将毕托巴流量计插入介质管道，并保证安装后头部位于管道中心线上，确保总压孔对正来流方向。密封螺帽，紧固好所有的连接件。
（7）选择无震动的位置安装差压变送器，并将导压管连接至毕托巴流量计，做好所有焊点以及连接部位的气密性检查。
（8）正确将差压变送器信号线接至DCS卡件，根据厂家提供的计算书以及计算模型对差压变送器进行量程设置并投运，在DCS中对差压信号进行处理，使流量能够正确显示。
5.应用效果
采用毕托巴流量计用于循环气体流量测量后，从运行情况来看，流量检测一直稳定可靠，没有出现过任何堵塞现象，达到了理想的防堵性能和稳定的取压功能，有效减少了维护工作量，并降低了工作时的危险性。另外，从测量的数据来看，与工艺生产数据相符，为工艺操作人员提供了可靠的数据，满足了工艺的要求。
毕托巴流量计在干熄焦循环气体介质流量测量上的效果表明，毕托巴流量计能够从根本上解决较脏气体的流量测量，适合干熄焦循环气体、热电一次和二次风、高炉煤气、焦炉煤气等含杂质较多的气体流量测量。(end)
干熄焦循环气体属于脏气体，成分复杂，含有固体颗粒以及酸性、黏性介质等，因而其流量测量难度较大，现在一般采用孔板或者威力巴流量计进行测量，由于两者都存在不同的缺陷而造成流量测量困难，给干熄焦预存室压力控制带来不稳定因素。孔板安装和维护时需要停气，存在维护不方便、管道循环气体压损大等问题；而威力巴流量计由于正负取压孔偏小容易造成堵塞，造成流量检测故障频繁。
在韶钢干熄焦循环气体介质流量测量中，使用了威力巴流量计，主要存在以下三个方面的问题：（1）由于干熄焦循环气体中含有黏性、酸性介质与固体颗粒，而威力巴流量计正负取压孔均比较小，容易堵塞，进而造成测量不正确。（2）流量计无在线维护装置，而循环气体中含有CO等剧毒气体，因而在每一次的检修过程中，均需要做好严格的安全措施，稍有不慎易造成人员中毒事故，给流量计的检修带来了很大的困难。（3）流量计在材料选择上有问题，循环气体中因含有SO2、水等介质，生成有稀酸，有较强的腐蚀性，造成流量计腐蚀严重。
针对上述问题，经过对毕托巴流量计的全面了解后，广东韶钢集团有限公司先后于2010年7月、12月对两座干熄焦预存室旁通管循环气体流量检测进行了改造，在线安装了两台毕托巴流量计。
2.毕托巴流量计工作原理
毕托巴流量计是一种可以用于循环气体流量测量的新型流量计，可克服孔板、威力巴流量计的缺点，保证循环气体流量的正常准确测量。
毕托巴流量计是根据国际标准ISO3966《封闭管道中流体流量的测量——采用皮托静压管的速度面积法》设计的一种节能型差压式流量计，其测量原理和皮托管测量原理相同，即提取流速再换算成流体体积流量与质量流量的差压式流量计。将毕托巴流量计按设计尺寸插入管道中心，总压孔对正流体的来流方向，静压孔对正流体的去流方向，总压与静压之差即所需要的差压，然后根据毕托巴风洞标定曲线拟合出该点的标准差压来计算被测流体的流量。
毕托巴流量计测量系统由毕托巴流量传感器、导压管、在线安装维护装置、差压变送器、BTB-A系列流量积算仪或DCS组成。毕托巴流量传感器测出其本身前后差压经导压管传递至差压变送器，差压变送器再将测量出的差压信号以4～20mADC的方式送至BTB-A系列流量积算仪或者DCS。差压变送器测得的差压信号还是非标准信号，因此，为了保证毕托巴流量计的测量精度，需要在BTB-A系列流量积算仪或者DCS中，根据生产厂家经过风洞标定提供的计算模型和参数表对差压信号进行处理，一般情况下生产厂家提供全量程分五区系数修正，以确保修正后探针提取的中心流速与管道内各点流速的平均值形成对应关系，达到要求的精度水平。
3.毕托巴流量计的性能特点
（1）高精度。毕托巴流量传感器实现每台都在高精度标准风洞上从0风速到150m／s的吹风标定，测点在管道中心区，并把标定的数据以清华大学几十年的吹风数据库为依据经过复杂的运算得出其修正系数，且在计算流量时根据对准确度的要求（准确度要求越高分段越多），采用分段修正的方法对所测信号进行修正，从而保证毕托巴流量计在全量程范围内的准确度。一般情况下，在3％～100％的量程范围准确度可达0.2％。
（2）优越的防堵性能。由于采用背靠背防堵式设计，彻底消除了常规插入式流量探头存在易堵塞的弊端，探头前部形成高压区，在高压区处形成不规则涡流，粉尘受自身重力作用自然下落，阻止了颗粒进入。另外防堵型毕托巴流量计的总压孔尺寸为Φ14mm，静压孔为Φ12mm，毕托巴流量计的传感器取压孔的加大，有效地解决了由于被测介质脏物黏堵而影响正常的取压，从而保证精准的测量。
（3）具备在线安装维护功能。毕托巴流量计由球阀连接装置和单保护装置构成了在线维护、在线清洗的系统，实现了带压开孔、在线安装、在线清洗、在线维护功能。
（4）压损小。毕托巴流量传感器采用了子弹头形设计，其截面积小，在介质管道中压力损失很小，与长径喷嘴、孔板、机翼等节流流量测量装置相比较具有明显的节能效果，是一种高效、节能的中心流速流量探头，被国家发改委节能信息传播中心推荐为第61号节能产品。
（5）适用范围广。毕托巴流量传感器适用于流速1～150m/s的气体与0.2～20m/s的液体，具有量程比宽的特点，对低流速、小流量、大管径测量效果更佳。另外，由于传感器能够测量含杂质多的介质，因此，能够适用多种流体和多种管道形式。
（6）可靠性高。由于结构简单，设计合理，耐磨、耐冲击、不易堵塞，一体化结构避免了高低腔室之间的信号渗漏，因而具有可靠性高的优点。
4.毕托巴流量计在线安装与投运
由于在安装毕托巴流量计时，厂里干熄焦并没有停产。因而采取了在线安装方式，安装与投运步骤如下。
（1）在安装前首先对安装毕托巴流量计的球阀进行密闭性和开启试验，按GB/T9113标准执行。
（2）根据毕托巴流量计设计计算书以及现场实际情况确定安装位置，并测量安装位置处介质管道的实际壁厚，确定能否进行实施在线安装。
（3）在介质管道绝对密封的情况下直接把球阀安装底座焊接在煤气管道上，并把球阀装好。
（4）在球阀上安装在线打孔器，开启球阀，在介质管道壁上开孔。
（5）开孔完毕后，抽出在线打孔器钻头，待钻头退到位后关闭球阀，从球阀上拆下在线打孔器。
（6）将毕托巴流量计固定在球阀上，开启球阀，将毕托巴流量计插入介质管道，并保证安装后头部位于管道中心线上，确保总压孔对正来流方向。密封螺帽，紧固好所有的连接件。
（7）选择无震动的位置安装差压变送器，并将导压管连接至毕托巴流量计，做好所有焊点以及连接部位的气密性检查。
（8）正确将差压变送器信号线接至DCS卡件，根据厂家提供的计算书以及计算模型对差压变送器进行量程设置并投运，在DCS中对差压信号进行处理，使流量能够正确显示。
5.应用效果
采用毕托巴流量计用于循环气体流量测量后，从运行情况来看，流量检测一直稳定可靠，没有出现过任何堵塞现象，达到了理想的防堵性能和稳定的取压功能，有效减少了维护工作量，并降低了工作时的危险性。另外，从测量的数据来看，与工艺生产数据相符，为工艺操作人员提供了可靠的数据，满足了工艺的要求。
毕托巴流量计在干熄焦循环气体介质流量测量上的效果表明，毕托巴流量计能够从根本上解决较脏气体的流量测量，适合干熄焦循环气体、热电一次和二次风、高炉煤气、焦炉煤气等含杂质较多的气体流量测量。(end)
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