一、目前焦爐煤氣計量中存在的問題

    焦爐煤氣是焦化廠煉焦產品的副產品，熱值較高，發熱效果好，是鋼鐵企業的主要二次能源。焦化廠、熱電廠、煉鐵廠、燒結廠、各軋材線加熱爐均大量使用焦爐煤氣。但是，焦爐煤氣的準確計量一直是困擾我公司的一大難題。

    我公司焦爐煤氣測量大部分仍采用傳統測量方式——差壓式孔板流量計。孔板流量計是一種經典的流量計量裝置，具有國家標準作為數據支持，計量數據可靠性高。但是凈化后的焦爐煤氣仍含有焦油、灰塵、萘、水等雜質，焦油、灰塵等雜質黏稠，容易附著于管壁及導壓管，因此經常出現導壓管路被堵的情況。導壓管路一旦被堵，計量的準確性將無從談起。儀表維護人員大量的精力需放在導壓管路的疏通上，由此造成的維護量較大。因此，焦爐煤氣計量儀表的防堵問題是目前急需解決的一個難題。

    自2008年4月，我公司先后在燒結廠2＃豎爐焦爐煤氣、3＃燒結機焦爐煤氣的計量中試用了畢托巴流量計，其中，用于2＃豎爐焦爐煤氣計量的畢托巴流量計已經運行了將近兩個月，運行數據穩定，至今未出現儀表堵塞。
 

二、畢托巴流量計工作原理及特點

    畢托巴流量計是采用皮托管原理提取流體流速（全壓-靜壓＝動壓）再換算成流體體積流量與質量流量的差壓式流量計。畢托巴傳感器采用非收縮節流設計，是一種高效、節能的速度流量探頭。

    1.防堵型系統組成及工作原理

    我公司用于焦爐煤氣測量的兩套畢托巴流量計均為防堵型設計。防堵型畢托巴流量測量系統由防堵型一次測量傳感器——畢托巴（無需清灰，本身具有防堵耐磨性能）和高準確度差壓變送器組成；利用畢托巴作為流量測量的傳感器配合高精度差壓變送器測出差壓，并將差壓信號轉換成（4~20）mADC標準電流信號，再引入DCS系統，并用數字顯示出差壓、瞬時流量、累積流量等參數。

    2.系統特性

    畢托巴流量傳感器是國家發改委推薦的節能產品，經過高精度風洞實驗標定；采用剛玉材質，從根本上解決了風速測量波動、防堵、耐磨等問題；通過在線疏通，解決了易掛垢介質的流量計量，其測量準確度較高。

    其性能特點如下：

    （1）畢托巴流量傳感器能保持長期的高精度

    畢托巴流量計能夠在較長時間內保持高精度，其決定因素如下：

    ①畢托巴流量傳感器可實現每臺探針都在高精度標準風洞上從0m/s的風速到150m/s的吹風標定，測點在管道中心區，并把標定的數據經過復雜的運算得出探針的修正系數，從而使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。管道內各點流速的平均值與探針提取中心流速之間的關系是以清華大學幾十年的吹風數據為依據的。

    ②在流體力學中流速（差壓換算成流速）和流量并不是簡單的線性關系，計算流量時采用分段修正的方法對所測信號進行修正。計算時將差壓變送器輸出的（4~20）mA標準直流信號分n段，用n個修正系數來修正，從而保證智能探針式流量計在全量程范圍內的準確度。

    （2）畢托巴流量傳感器壓力損失小（高節能）

    畢托巴傳感器采用了子彈頭形設計，使其不僅在流量測量上保持了高精度、高強度和大量程比，還使得管道壓損大大降低。畢托巴的一次測量元件由Φ20mm不銹鋼制成，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。    

    （3）畢托巴傳感器的可靠性高

    畢托巴傳感器的探頭由不銹鋼材料制成（材質1Cr18Ni9Ti），因探針的構造非常簡單，結構設計合理，雜物不容易進去，所以能夠長時間保持測量準確度。

    （4）介質管道截面形狀適用范圍廣

    畢托巴流量計對介質管道截面的幾何形狀無要求，如圓形、方形、長方形等均適用。

    （5）測量流量、介質范圍廣

    介質流速為（0.2~340）m/s時均可準確測量。對低流速、小流量、大管徑測量效果尤佳。

    （6）耐高溫高壓

    一次元件智能探針選用1Cr18Ni9Ti不銹鋼制造而成（根據不同介質的工況要求選型不同），可耐介質最高溫度650℃，介質最高壓力32MPa。

    （7）節省安裝及運行費用

    智能探針節省了大量的安裝費用。畢托巴流量計在安裝過程中，只需要進行簡單的焊接。焊接的工作量從幾厘米到十幾厘米不等，基本上與管道的直徑大小無關。根據經驗，管道的管徑越大，智能探針在安裝上比長徑噴嘴、機翼、孔板等節流件節約的費用越多。畢托巴流量計節省了大量的運行費用，與孔板等節流裝置相比，投入運行不到一年所節省的費用就可以收回采購成本。

    （8）便于維護清洗

    畢托巴流量計插入式探針結構簡單，可以在線插拔，當測量焦爐煤氣等臟污介質時，只要將一次閥關閉，可以隨時拔出清洗，維護方便。對于管徑較大的測點，可以加裝蒸汽或氮氣反吹裝置，反吹時，需將變送器閥門關閉。
 

三、安裝方式

    防堵型畢托巴安裝時采用在水平管道上從上往下的插入式安裝方式，安裝方式有螺紋連接和法蘭連接等多種方式。采用法蘭連接安裝時，只需要在測量管道上鉆一個Φ50mm左右的插入孔，再將法蘭連接座定位焊接在管道上，最后，按照要求將畢托巴插入管道中，通過螺栓與法蘭緊固即可。
 

四、安裝步驟與運行

    1.安裝步驟

    （1）選擇好位置并開孔。在對應的被測介質管道上按照技術參數量好安裝前后直管段的距離，找好安裝點進行開孔，開孔尺寸根據探針直徑大小而定。

    （2）開孔完畢后，焊接連接底座，畢托巴流量計在插入管道前應檢查插入尺寸和頭部方向，要保證安裝后頭部位于管道中心線上，即管外徑的一半，并且使總壓孔對正來流方向。

    （3）在探針插入管道后，底座與管道焊接完畢，引總壓和靜壓的引出口的導壓管到變送器，要求兩導壓管應位于同一水平面，彎度盡量保持一致，防止因兩導壓管高度不同引起的測量誤差，且所有管道接頭等連接件應焊接牢固，以杜絕漏氣。正常運行后，應檢查并保證無泄漏。

    （4）差壓變送器固定在適當的支架上。并根據現場情況選擇差壓變送器安裝位置。差壓變送器的兩個接口應布置在同一水平面內。

    （5）管道和焊口應徹底清洗，在緊固差壓變送器前，還應逐個打開一次截止閥，用空氣清洗導壓管內的焊渣和污物，然后將截止閥關斷。

    （6）連接好差壓變送器信號線。

    2.投入運行

    （1）將差壓變送器24V直流電源投入。

    （2）將兩個一次截止閥依次打開。

    （3）進行適當的排污、排氣處理，防止導管積氣。

    （4）關閉一次閥門，打開變送器兩端的排氣閥，觀察變送器零點是否正確，若有偏差進行調零。
 

五、使用效果及總結

    充分考察了解畢托巴流量計后，2008年4月，我公司利用檢修機會在燒結廠2＃豎爐焦爐煤氣計量中裝入了第一臺畢托巴流量計，原孔板流量計經清洗后重新裝入。經過近兩個月的數據比對，畢托巴流量計累積運行數據為801.4km3，孔板流量計累積運行數據為780.1km3。畢托巴流量計運行數據僅比孔板流量計高2.7%，可見畢托巴流量計運行數據的準確度是可信的。3＃105焦爐煤氣計量更換為畢托巴流量計后，運行數據穩定，單位產品消耗煤氣量和原孔板數據基本一致。

    使用畢托巴流量計后，不僅數據運行穩定，而且防堵功能出色，至今未出現儀表堵塞情況，大大降低了儀表維護人員的維護工作量。畢托巴流量計壓力損失小，長期運行會具有較好的節能效果。

    但是，由于畢托巴流量計形成的差壓較小，一般需選用微差壓變送器，對差壓變送器的準確度要求較高。畢托巴流量計的安裝要求較高，需嚴格按照設計安裝標準進行，否則將會產生較大的測量誤差。