大口徑氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)實(shí)踐

王小平

（重慶科技檢測中心，重慶 401121）

近年來，各種非標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)依據(jù)自身特點(diǎn)，在氣體測量工作中取得了有效的應(yīng)用成果，例如環(huán)形孔板流量計(jì)、均速管流量計(jì)、彎管流量計(jì)以及V型錐流量計(jì)等。然而非標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)在應(yīng)用中也存在一定的劣勢，那便是部分流量類型未能得到國家標(biāo)準(zhǔn)支持，同時(shí)在測量中無法準(zhǔn)確控制偏差值，因此會(huì)對最終測量結(jié)果構(gòu)成一定的影響。此外，當(dāng)前我國還沒有口徑大于400mm且滿足圓管形式的流量計(jì)，這樣在風(fēng)洞均勻流暢下游中無法提供準(zhǔn)確檢測?；诖耍狙芯繉⒋罂趶阶鳛榍腥胍暯?，針對氣體流量計(jì)的在線檢測技術(shù)進(jìn)行研究，對流量計(jì)的制造與發(fā)展具有重要意義。

1 相關(guān)原理及系統(tǒng)概述

國際標(biāo)準(zhǔn)ISO3966《封閉管道流體流量的測量》中規(guī)定了在充滿流體的封閉管道中，處于穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)的體積流量的測量方法，并且規(guī)定了可測定的流速范圍，下限流速為測頭在風(fēng)洞中標(biāo)定的最低流速，具體數(shù)值為3.0m/s左右，上限流速為≤0.25倍的馬赫數(shù)。

對于圓管來說，將管道橫截面中的半徑數(shù)值代入到測定公式中，并且將平均流速視為等于在各個(gè)半徑上測量各點(diǎn)位實(shí)際數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，這樣當(dāng)管道內(nèi)部的平均流速等于管路半徑平均速度所代表的算術(shù)平均值時(shí)，就可以利用平均流速對各個(gè)局部流速的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行估算。這樣不僅能夠?qū)Υ罂趶綒怏w流量計(jì)的在線檢測提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考，還能夠?qū)y頭的應(yīng)用數(shù)量提供參考?？紤]到測頭支桿對堵塞問題的影響，需要根據(jù)測頭實(shí)際插入深度來計(jì)算影響數(shù)值，進(jìn)而減少最終檢測結(jié)果的誤差[1]。

本次研究在檢測環(huán)節(jié)采用FC2000系列流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行測定，該型號(hào)計(jì)算機(jī)是一款全參數(shù)補(bǔ)償、多通道、具備歷史記憶與數(shù)據(jù)顯示功能的綜合性計(jì)算系統(tǒng)，同時(shí)該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能良好，能夠與高性能流量顯示儀表相結(jié)合，這樣可以針對氣體流量計(jì)測頭處的壓力、差壓以及溫度變化情況進(jìn)行準(zhǔn)確測量。該流量計(jì)算機(jī)的功能具體如下：

①接受各測頭的差壓信號(hào)與管道壓力、溫度信號(hào)，并且根據(jù)預(yù)先設(shè)定的校準(zhǔn)系數(shù)對局部流速進(jìn)行對比分析，以對測頭系數(shù)進(jìn)行非線性修正。②該氣體流量計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)ISO3966《封閉管道中流體流量的測量》規(guī)定計(jì)算出管道中的平均流速，并且根據(jù)管道內(nèi)部不同區(qū)域的流速差值計(jì)算出任意位置的流速。③根據(jù)有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)準(zhǔn)則，針對管道內(nèi)部的壓力、溫度、組分補(bǔ)償?shù)葏?shù)進(jìn)行綜合計(jì)算，并且在大口徑氣體流量計(jì)在線檢測結(jié)果中得以體現(xiàn)，這樣可以使最終的體積流量值與檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確[2]。

2 防堵塞優(yōu)化措施

在開展大口徑氣體流量計(jì)檢測時(shí)，有時(shí)會(huì)涉及管路堵塞問題，這樣會(huì)嚴(yán)重影響到檢測結(jié)果，因此需要針對管路堵塞問題制定相應(yīng)的優(yōu)化措施，這樣才能從本質(zhì)環(huán)節(jié)提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，針對測量煤氣等臟污介質(zhì)的要求，測管式流量計(jì)的測頭在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要作出調(diào)整優(yōu)化，吸取其他類型流量計(jì)的優(yōu)勢，在分析均勻管式流量計(jì)取孔容易堵塞機(jī)理的基礎(chǔ)上，可以采用獨(dú)特蹄形切口結(jié)構(gòu)，由于均速管流量計(jì)在測桿中不同區(qū)域的檢測數(shù)值存在差異，因此可以在壓孔之間進(jìn)行測量，并且針對這種情況構(gòu)成的介質(zhì)進(jìn)行清除。介質(zhì)在流動(dòng)過程中還會(huì)產(chǎn)生粉塵，進(jìn)而出現(xiàn)沉積現(xiàn)象，造成管路堵塞[3]。

與此同時(shí)，大多數(shù)工業(yè)煤氣中都含有水分，并且以水蒸氣的狀態(tài)附著在煤氣之中，也就是所謂的濕煤氣，當(dāng)濕煤氣流入取壓孔內(nèi)時(shí)，會(huì)與管路內(nèi)原先的水蒸氣接觸，使管路內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水，當(dāng)冷凝水含量增多時(shí)還會(huì)對管路內(nèi)的粉塵產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，這時(shí)候會(huì)使堵塞面積進(jìn)一步擴(kuò)大。

因此，在解決上述大口徑管路堵塞問題時(shí)，首先要將管路內(nèi)部的粉塵與冷凝水混合物析出，并且清楚取壓管內(nèi)部的污垢，通常情況下測桿下端測孔內(nèi)的堵塞情況比較嚴(yán)重，因此需要采用蒸汽或氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，同時(shí)還可以針對測桿上端的取壓孔進(jìn)行處理，以達(dá)到對下端取壓孔進(jìn)行疏導(dǎo)的效果。當(dāng)取壓管內(nèi)部介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，將測頭改裝為蹄形切口，這樣在向下安裝時(shí)濕煤氣中的冷凝水會(huì)隨著疏通措施而流出管路，這樣會(huì)有效減少管道中冷凝水的沉積量。此外，可以在測管式流量計(jì)上添加在線吹掃的裝置，這樣在檢測過程中如果發(fā)現(xiàn)管路內(nèi)部有污垢情況可以及時(shí)進(jìn)行清理，可以有效解決大口徑氣體流量計(jì)檢測過程中的管道堵塞情況，提升最終檢測結(jié)果的準(zhǔn)確程度[4]。

3 大口徑氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)措施

在大口徑氣體流量計(jì)的在線檢測過程中，首先需要對工藝管道中的阻流零件進(jìn)行測定，例如彎徑管、彎管以及直流管等，尤其是要對多年持續(xù)使用且無法拆卸更換的孔板進(jìn)行測定，并且根據(jù)各種零件與孔板的流量特征進(jìn)行綜合分析，如果能夠重新確定上述阻流零件之間的流量值與差壓關(guān)系，并且將數(shù)據(jù)情況代入到大口徑氣體流量計(jì)的檢測結(jié)果中，就可以使最終的檢測結(jié)果更加準(zhǔn)確。

當(dāng)針對流出系數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以利用阻流零件兩側(cè)的差壓值來計(jì)算經(jīng)過該阻流零件時(shí)產(chǎn)生的流量值，并且結(jié)合測管式流量測量系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線標(biāo)定大口徑管線的各種阻流零件。通過將流量計(jì)與計(jì)算機(jī)相連接，可以準(zhǔn)確測定出被測定大口徑管道中的氣體流量，同時(shí)還可以將實(shí)時(shí)壓力與溫度等數(shù)值反映到顯示器中，流量計(jì)算機(jī)根據(jù)ISO3966標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出最終的流量值。這樣將結(jié)果與預(yù)期結(jié)果進(jìn)行對比分析，能夠看出實(shí)際數(shù)值的誤差率較低。此外，為進(jìn)一步提升大口徑氣體流量計(jì)在線測量時(shí)的準(zhǔn)確度，還可以采用多支測管進(jìn)行同步測量，最后結(jié)果取平均值，這樣可以在原有基礎(chǔ)上降低設(shè)備費(fèi)用，強(qiáng)化大口徑氣體流量計(jì)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

在應(yīng)用大口徑氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)時(shí)，還需要注意以下問題：①在常用流量低于3m/s時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況對在線測量技術(shù)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確程度；②在檢測過程中需要全程符合操作規(guī)定要求，嚴(yán)格控制測頭的插入深度；③在振動(dòng)比較大的管道中進(jìn)行檢測時(shí)，需要對震動(dòng)影響數(shù)值進(jìn)行分析，并且利用差壓變送器與測管分體安裝的方式，同時(shí)還可以將引壓管替換成軟管，盡量避免振動(dòng)對檢測結(jié)果造成的不良影響。④如果搭配系統(tǒng)的下限流量數(shù)值較低，且流量范圍變化較大的話，可以選用帶有HART通信功能的微壓變送器來輔助檢測。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對氣體流量計(jì)在線檢測方法的研究，根據(jù)結(jié)果制定《氣體流量計(jì)在線檢測方法研究》報(bào)告?？梢越鉀Q以前無法在生產(chǎn)現(xiàn)場對儀表進(jìn)行準(zhǔn)確檢測的問題。同時(shí)，該檢測實(shí)驗(yàn)采用與理論相結(jié)合的方式，能夠?qū)Ρ粶y儀表做出精密的判斷，進(jìn)而為用戶提供更好的服務(wù)。通過對氣體流量計(jì)在線檢測技術(shù)的研究，推動(dòng)我國流量在線檢測技術(shù)的發(fā)展，使其更好地為相關(guān)流量檢測企業(yè)和機(jī)構(gòu)提供指導(dǎo)。