流量检测仪表在大口径管道气体检测中的应用

杨 志

（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏江阴 214400）

1 大口径管道气体检测中存在的问题

（1）温度压力变化问题。对于钢铁行业来说，多数大口径管道气体流量在进行检测过程中，都存在湿度大、粉尘高、压力过低等问题。并在实际生产和管理过程中，管道内部的温度和压力也会不断发生变化。这些都会对仪器测量结果的精准度和可信度造成影响。若相关领域的工作人员未能认识到这一问题，就会导致钢铁行业大口径管道气体检测的流量检测仪表的性能难以得到充分提升，进而无法满足使用者后续对钢铁行业大口径管道气体检测的需求。

（2）空间位置限制问题。对于钢铁行业大口径管道气体检测工作来说，流量检测仪表会受到空间位置等因素的限制。因为大部分的钢铁行业大口径管道长度不足，会使流量检测仪表对管道内部的流量变化、流量规模等不能进行准确检测。由于部分气体流量检测仪表的精准程度，会同管道内部气体的流速分布情况密切相连，所以当地管道的长度无法满足气体流量测量的实际需求时，进而导致气体流量测量的精准程度大幅度降低，无法满足用户的实际需求。

（3）仪表设备安装问题。大口径管道气体检测时，测量仪表通常会安装到大口径管道的总管上，这在一定程度上影响到气体流量检测的稳定性，进而导致仪表流量检测的信号出现不通畅的情况，还可能造成仪表的安全性无法得到应有保障。此时若大口径管道内部发生气体泄漏事故，则需停气检修，既会使故障处理的牵涉面加大，也会对行业的经营和管理等造成严重的损失。

（4）管道口径规格问题。大口径管道的气体检测流量仪表口径通常会超出相关标准所规定的尺寸，对于此类气体进行检验的仪表在出厂检验的环节中，往往会缺乏国家相关部门授权。所以用于钢铁行业大口径管道气体检测的气体流量检测仪表的精准度无法得到相关领域的认可，也因此限制了新型的气体流量检测仪表开发、研制、推广与应用。

2 流量检测仪表在大口径管道气体检测中的应用情况

2.1 解决开孔直径和管道内偏差影响

（1）气体流量检测仪表的精准度和稳定性，都会对最终结果产生影响。同时钢铁行业大口径管道本身的开孔直径以及管道内的偏差数值等，也会对流量检测结果的准确度产生影响。根据相关领域的标准规定可以看出，误差值需控制在约依0.05%，同时还要考虑工作环境温度对材料膨胀的影响。行业标准中规定需对管道内径进行实测，对节流件上游管道的几个截面进行反复测量，通过计算可得出平均值，使最终误差被控制在约依0.3%。

（2）解决工作密度变化偏差影响。由于可压缩的气体在实际中，密度存在着不确定性，可能会对检测值的准确性造成严重影响。所以对于可压缩气体来说，流量检测的准确性也难以得到保障。因为可压缩气体的密度会在不同的压力、物质成分及温度条件下产生相应变化，所以此类气体在进行检测时，需时刻保证工作环境状态的稳定性。对此，大部分企业的工作人员都会采用理论组分计算介质基准密度的方式，来解决相应密度计配套不完善以及无法提供实时密度检测的不足。但从应用效果看，它仅适于工作状况相对稳定的可压缩气体测量，对介质密度存在偏离的情况时，会出现测量值与真实值不符的情况。

（3）解决流出系数和数值偏差影响。气体的流出系数也会对测量工作产生影响，工作人员在进行检测时，可通过对现场使用状况进行检测，判断复杂情况下的实际气体流量以及对标准气体流量的数值进行比较，来判断流量测量仪表的设计、研发、制造、安装、使用等因素，对最终计算结果的影响。通常情况下，标准孔板在对低中雷诺数进行测量时，气体流出的系数会发生相应变化。可见当可压缩气体失去原有的线性结构或存在不稳定情况时，可通过对雷诺数进行核算的方式，判断流出系数是否仍处于稳定区域范围之内，进而对缩径进行适当调整。

3 流量检测仪表在大口径管道气体检测中的选择

（1）内锥流量计。也被称为V锥流量计，是近年来钢铁行业大口径管道气体检测中较为理想的仪表设备。它在节流布局上进行了调整，将从中心孔节流，变为环状节流的状态，进而改善了流体的流场结构。可逐渐形成相对稳定的“滞留区”，能输出稳定的差压信号。通过对压力进行判断，可将压力的损失量降到最低。在一定程度上，降低上游和下游流体原本存在的自整流作用。

（2）均速管流量计。根据检测杆形状的不同，需采用不同规格的均速管，如强力巴、托巴管、阿牛巴以及威力巴等。由于它们的性能类似，在分析和选择均速管流量计时，可通过测量物质进行分类，并判断在钢铁行业大口径管道气体检测中的适用效果。例如，在对压缩空气、高炉煤气、蒸汽等进行测量时，它们都具有较好的应用效果，但对脏污流体来说，均速管流量计并不能达到理想的应用效果。

（3）环形孔板。在大中型钢铁企业的高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、冷风、热风炉等介质流量中，环形孔板的应用具有明显的优势。例如，当流体通过标准的孔板结构之时，流体的流通面积会突然减小，进而产生加速的现象。当流体绕过孔板结构经过边缘所产生的附面层结构为圆柱形。环形孔板最小的流通截面是测流板片的外缘结构以及管道内部形成的圆环结构。所以，两种不同的孔板在进行测量的过程中，对落体产生的阻力系数比较接近，会导致二者得出相近的流出系数。此种结构类型的气体测量仪表在进行安装的过程中，具有相对稳定的特征。工作人员在进行安装时，可通过在管壁上增设多个取压口，构成均压环，将最终得出的平均数值传送到变压器当中，可有效地完成补偿畸变所产生的误差。

（4）文丘里管。相对于均速管流量计来说，文丘里管可较好地对脏污流体的流量进行测量。例如，在对某钢铁企业的脏污流体进行测量时，采用的是文丘里管。在同一取压口的断面上均匀分布4～8个取压口，当压力均匀地分布在环内之后，通过引压管将其传导到变送器当中。通过该方式可定期从排污口中完成杂质的排放工作，进而将取压口中的堆积物进行清除。该设计结构与计算方式，符合ISO 5167-1—2003的规定。

（5）气体超声波流量计。气体超声波流量计可应用到多种不同的气体流量测量当中，在高炉煤气、焦炉煤气等，都具有较好的应用效果。例如，某钢铁企业利用气体超声波流量计对大口径的管道气体进行流量检测时，设备的一个探头发射信号，信号穿过管壁和介质后会通过另一侧管壁，被另一侧的探头接收。同时，当第二个探头发射信号后，还会被第一个探头接收到。因受管道内部介质流速的影响，两次信号的发射和接收时会存在时间差，但根据已知的流速和时间可对管道内部的流量进行计算。优势是，可以得出相对更为精准的数据，并且测量工作受到口径范围的宽度以及介质的压力等方面因素的影响较小。

4 总结

钢铁制造行业中流量检测仪表的合理应用，可为行业整体的发展产生积极的影响。相关人员需要根据钢铁行业大口径管道气体检测的实际需要，选择更加适合的流量检测仪表。通过分析和验证可以得出，内锥流量计、均速管流量计、环形孔板、文丘里管、气体超声波流量计等，都在钢铁行业大口径管道气体检测中有着独特的应用优势，有效提升了行业内管道气体检测的效率与质量。