超声波流量计在煤气测量中的应用

　　工控摘要：煤气测量是现代工业行业运行中的重点和难点，既要能测量准确，还应不带来压损和能够应时煤气结焦。本文介绍了超声波流量计在煤气测量中的应用.其zui大特点是无运动部件、无压损，可实现“在线插拔”和“在线清洗”，适用于大管径、低压力的介质测量，量程比宽达150:1。
　　
　　石化、化工、冶金、轻工等行业中zui普遍、zui重要的流量测量对象集中在水、蒸汽、煤气、空气、氮气、氧气等方面，不同介质在流量测量中所反映的问题各有不同，遇到的难点也不一样。综合各方面因素考虑，高（焦、发生）炉煤气的流量测量被广泛认为是难度较大、问题较多的测量对象。
　　
　　针对煤气流量测量中可能遇到的问题，对典型的煤气测量流量计有着很多特殊的要求:
　　
　　可测量较大管径的气体流量（一般管径在300一1800mm）。
　　
　　可测量低流速、低压力、低密度的气体流量。
　　
　　可实现不停产情况下的清洁以应对“结焦”现象。
　　
　　对传感器与信号处理要求高，可用于声衰减介质与易结焦环境。
　　
　　可应对介质组分变化对测量的影响。
　　
　　压损小，甚至无压损。
　　
　　量程比较宽。
　　
　　超声波流量计可以很好地满足上述要求，它的zui大特点是无运动部件、无压损。这种可“在线插拔”的超声波传感器，能够实现在线清洁，适用于大管径、低压力介质测量，量程比150:10
　　
　　现在市场上有ABG公司的气体超声波流量计是可应用于低压气体测量的时差法超声波流量计（图1），它使用一对可直接接触被测气体的“湿式”超声波传感器。
　　
　　每个传感器都能发射和接收超声波信号。流量计电子部件能够测量声波在两个传感器之间传播所用的时间，分别测量顺流方向和逆流方向传播所需的时间差，管道内介质的流速与此时间差成比例关系。实际体积流量（即工况体积流量）是流速和管道内横截面积的乘积。已知气体的温度和压力，即可计算气体的标砖体积流量。
　　
　　为能实现不同管径下的准确测量，传感器插入管道的形式有多种配置。绝大多数情况下。对于相对较小管径的管道使用斜角450的配置，对于相对较大管径的管道.使用中等半径偏差90°的配置。
　　
　　同时配合使用全径孔隔离法，可以在煤气管线运行的情况下拆除传感器，对传感器进行清洁。
　　
　　如果在煤气系统新建或停产检修期间安装煤气流量计，可采用带测量管道的整体式超声波流量计，通过法兰将流量计与工艺管线连接，是测量精度更高。
　　
　　如果没有合适的停产安装机会，可以采用带安装短管和整套在线插拔装置的配件，通过在线热钻孔的方式在不停产的情况下安装。此外，也可以用冷钻孔的方式，与热钻孔不同的是，冷钻孔安装时需要煤气系统停止运行（但无需截断管线）。
　　
　　几乎所有的流童测量技术都对流场有很高要求。流场受很多因素影响，如管道内壁的摩擦系数、流速、运动粘度和管道直径等。当遇到阀门、泵等其它阻流件时，需要一定长度的直管段以确保流场得到充分发展。而在气体测量中，通常需要上游20倍管径的直管段和下游10倍管径的直管段。
　　
　　应尽量避免将流量计安装在干扰源的下游。干扰源导致的流场特性辉影响信噪比，在情况下会影响流量计性能。如果需要测盘标准体积流量，则需要进行温度、压力补偿。温度和压力变送器应安装在超声波流量计下游5倍管径以外。
　　
　　焦炉煤气中含有大量的煤焦油和粉尘，由于工艺对于焦炉煤气的净度要求不高，煤气只是通过喷淋降温、除尘、除焦油等简单处理措施之后就直接进入煤气输送管道（高炉煤气的处理大同小异）。
　　
　　因此，煤气中必然含有一定量的残余煤焦油、粉尘和水。这些杂志除影响煤气纯度外，还极易使测量装置发生粘连和堵塞，形成“结焦”，是流量测量装置测量精度得不到保证。如果流量计具备可在线插拔功能，就可以在不停产的情况下将被“结焦”的传感器取出并清洁，然后在不停产的情况下再将传感器插回测量系统中，真正实现结焦环境中传感器的在线清洁，以保证长期}I的稳定性和度。
　　
　　在众多的介质测量中，煤气测量是问题较多、困难较大的一种。对各类工艺中的操作员来讲如何更加有效、合理地测量大管径、低压力的煤气显得日益重要。超声波流量计可以在无压损的情况下有效地测量各类煤气，并以zui少的工作量对其进行维护（只需取出探头进行清洁!，是经济、有效测量煤气流量的解决方案。