畢托巴流量計在干熄焦循環氣體流量測量中的應用

摘 要： 介紹畢托巴流量計的工作原理、性能特點、安裝投運以及在干熄焦循環氣體流量測量中的應用效果。 
關鍵字： 畢托巴流量計 流量測量 干熄焦循環氣體 

1.概述 

干熄焦循環氣體屬于臟氣體，成分復雜，含有固體顆粒以及酸性、黏性介質等，因而其流量測量難度較大，現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，給干熄焦預存室壓力控制帶來不穩定因素。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。 

在韶鋼干熄焦循環氣體介質流量測量中，使用了威力巴流量計，主要存在以下三個方面的問題：（1）由于干熄焦循環氣體中含有黏性、酸性介質與固體顆粒，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，循環氣體中因含有SO2、水等介質，生成有稀酸，有較強的腐蝕性，造成流量計腐蝕嚴重。 

針對上述問題，經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月對兩座干熄焦預存室旁通管循環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，保證循環氣體流量的正常準確測量。 

畢托巴流量計是根據國際標準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》設計的一種節能型差壓式流量計，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量流量的差壓式流量計。將畢托巴流量計按設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，然后根據畢托巴風洞標定曲線擬合出該點的標準差壓來計算被測流體的流量。 

畢托巴流量計測量系統由畢托巴流量傳感器、導壓管、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導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準信號，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，根據生產廠家經過風洞標定提供的計算模型和參數表對差壓信號進行處理，一般情況下生產廠家提供全量程分五區系數修正，以確保修正后探針提取的中心流速與管道內各點流速的平均值形成對應關系，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每臺都在高精度標準風洞上從0風速到150m／s的吹風標定，測點在管道中心區，并把標定的數據以清華大學幾十年的吹風數據庫為依據經過復雜的運算得出其修正系數，且在計算流量時根據對準確度的要求（準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的準確度。一般情況下，在3％～100％的量程范圍準確度可達0.2％。 

（2）的防堵性能。由于采用背靠背防堵式設計，消除了常規插入式流量探頭存在易堵塞的弊端，探頭前部形成高壓區，在高壓區處形成不規則渦流，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臟物黏堵而影響正常的取壓，從而保證精準的測量。 

（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成了在線維護、在線清洗的系統，實現了帶壓開孔、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頭形設計，其截面積小，在介質管道中壓力損失很小，與長徑噴嘴、孔板、機翼等節流流量測量裝置相比較具有明顯的節能效果，是一種高效、節能的中心流速流量探頭，被國家節能信息傳播中心推薦為第61號節能產品。 

（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多的介質，因此，能夠適用多種流體和多種管道形式。 

（6）可靠性高。由于結構簡單，設計合理，耐磨、耐沖擊、不易堵塞，一體化結構避免了高低腔室之間的信號滲漏，因而具有可靠性高的優點。 

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。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標準執行。 

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

（3）在介質管道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管道，并保證安裝后頭部位于管道中心線上，確保總壓孔對正來流方向。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.應用效果 

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

畢托巴流量計在干熄焦循環氣體介質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，適合干熄焦循環氣體、熱電一次和二次風、高爐煤氣、焦爐煤氣等含雜質較多的氣體流量測量。(