摘要(yào):鋼鐵企業的煤(méi)煙氣管網的現(xian)場工況條件複(fú)雜。爲了安裝🔴流(liú)量計并獲得流(liu)量計在工沉條(tiáo)件下👉的線😍性度(dù)和精度等💋級，采(cǎi)用模拟流量分(fen)析方法,針對蓄(xù)熱式闆坯加熱(re)爐煤煙管路的(de)實👅際工況條件(jian),選取一種對稱(chēng)多孔孔闆差壓(yā)式流量計
,對煤(méi)煙管路進行數(shu)字化分析和工(gōng)況标定，從而确(que)定🚶♀️流量計的🈲具(jù)體安裝位置，得(dé)到工業環境下(xia)流量計的💋實際(ji)線性誤差和精(jing)度等級，實現煤(mei)煙的計量。
引言(yán)
流量計量對工(gong)業生産非常重(zhòng)要,廣泛應用于(yu)工農❗業生💃産、科(ke)學♋研究、國防建(jiàn)設以及生活等(děng)諸多領域川。經(jing)❗過流🌈量計量儀(yi)🌈表可🏃🏻以真實的(de)反映出成本,對(dui)實行企👈業能源(yuán)管理減低能源(yuán)消耗有着重大(dà)的作用。鋼鐵企(qǐ)業的煤氣管網(wang)主要存在上下(xia)遊直管段不充(chōng)足、煤氣中含有(yǒu)少量粉塵雜質(zhì)等問題。煤氣由(you)于其組分比較(jiào)🏃🏻複雜，且顆粒狀(zhuang)和粘稠狀雜質(zhì)較多，造成煤氣(qì)的流量📞檢測比(bi)🙇🏻較困難。多孔孔(kǒng)闆型
流量計是(shi)一種新型的壓(ya)差式流量計，其(qi)結構簡單且能(neng)量🤟損💚失低，因而(er)被用于化工、核(hé)能、環境控制系(xi)統等領域中的(de)流量測量,多孔(kong)孔闆流量計在(zai)流量👈檢測時⛷️,所(suo)測介質在通過(guo)多孔節流整🌈流(liu)器的同時進行(hang)流體整流，誠小(xiao)節流裝置後形(xíng)成的❄️渦流,形成(chéng)❌較穩定的紊流(liú)，從而使引壓管(guǎn)路能夠獲取到(dào)較穩定的差壓(ya)信❄️号間。所以，多(duō)孔孔闆既能平(ping)衡調整流場,又(yòu)能降🔆低渦流損(sun)失”。其中的對稱(cheng)多孔孔闆差壓(yā)式流量計可有(you)效提💚高計量精(jīng)度,具有壓力損(sǔn)失小🆚、流出系數(shu)高、适應性好等(děng)特點。但由于缺(quē)乏相對完🧡整的(de)結構參數設計(ji)和性能優化設(shè)計準則的相關(guan)指導,在一定🤟程(chéng)度上限制✉️了對(duì)稱多孔孔闆差(chà)壓式♊流量計的(de)應用範圍。對于(yu)未安裝流量計(jì)的煤煙管路,按(àn)照實🐕際流體介(jiè)質的現狀來有(you)針對🥵性選取合(he)适的流量計量(liàng)儀表凹,并運用(yong)模拟流量的分(fen)析方法來确定(ding)流量計的安裝(zhuāng)位置,從而有❌效(xiao)降低不利影響(xiang)，保證計量結果(guǒ)的正确率。
以鋼(gang)廠未安裝流量(liàng)計的蓄熱式闆(pǎn)坯加熱爐煤煙(yān)管🤟路🌈爲例,根據(ju)管路的現場工(gong)況和管路内的(de)氣流☂️分布情況(kuàng),選用一種對稱(chēng)多孔孔闆差壓(yā)式流量計進行(háng)計量,通過數字(zì)化分析與💋工況(kuàng)标定對比，從而(ér)确定流量🆚計的(de)具體安裝位置(zhì)，提高煤煙🥰計量(liang)的精度,爲生産(chǎn)能源有效調度(dù)和能耗核算奠(dian)定的基礎。
1闆坯(pī)加熱爐煤煙管(guan)路現場工況
蓄(xu)熱式闆坯加熱(re)爐煤煙管路圖(tu)如圖1所示，管路(lu)是從總管出來(lái)後，經一個彎頭(tóu)和直管段後，再(zài)經過一個同面(mian)彎頭。直管段上(shang)有一個蝶閥，蝶(dié)閥部分縮頸。由(yóu)圖1可知，該蓄熱(re)式闆坯加熱爐(lu)煤煙管路适于(yú)安裝流量計🔞的(de)直管段不足，受(shou)煤煙管段中彎(wān)頭反蝶🈲閥的影(yǐng)響管道内易形(xíng)成複雜流态流(liu)動的情況，若流(liu)量計安裝位置(zhì)選擇不恰當，将(jiāng)會使流量計所(suo)得到的計量數(shu)據與煤煙的實(shi)際流動情況産(chǎn)生出入，從而影(ying)響煤煙的計量(liang)精度。
蓄熱式闆(pan)坯加熱爐煤煙(yān)管路現場工況(kuang)基本參
數如下(xia):
(1)介質:煤煙氣;
(2)管(guan)道口徑:1220mm;
(3)管道壁(bi)厚:6mm;
(4)直管道尺寸(cun):閥前3500mm;閥長2200mm;閥後(hou)2100mm;
(5)壓力:-4kPa(G);
(6)溫度:150℃;
(7)密度(dù):0.92kg/m3;
(8)粘度:2.47X10-5Pa.s;
(9)大流量:26.010kg/s;
(10)常(chang)用流量:20.808kg/s;
(11)小流量(liàng):8.323kg/s。
2管路内氣流分(fèn)布規律
對蓄熱(rè)式闆坯加熱爐(lu)煤煙管路未安(an)裝流量計的🌈情(qíng)況進行❗了數值(zhí)模拟，用于分析(xi)管道内流體的(de)流動狀态，确🌈定(ding)流量計的最佳(jiā)安裝方案。數值(zhi)模拟方法是研(yán)究流量傳感器(qi)特性的有效手(shou)段之一，既可🌏降(jiàng)低成本，又可提(tí)高效率凹。所☀️以(yǐ)采用數🌐值模拟(nǐ)的🏃🏻♂️方法對煤煙(yān)管路進行分析(xi)，從而得到管路(lu)内的氣流分布(bù)規律♍。分🏒析時，工(gōng)況選取📐爲正常(chang)工況(常用流❗量(liang)20.808kg/s)。圖2和圖3爲蓄熱(re)式闆坯💜加熱爐(lu)煤煙管路内截(jie)面💃🏻上的速度分(fèn)布雲圖。
蝶閥前(qian)管路内煤煙的(de)流動狀态較蝶(dié)閥後的流動狀(zhuang)态相對較好，因(yīn)爲蝶閥前管路(lu)内的氣流分布(bù)情況主要受✨上(shang)遊彎頭的影響(xiang)，而蝶閥後管道(dào)内的流🐕場受上(shang)遊彎頭的影響(xiang)、上遊閥門的影(yǐng)響、上遊漸擴🌍管(guǎn)與漸縮🥰管的影(ying)響🌈，此外當閥門(mén)]變動時，閥後的(de)流動狀态變化(hua)相對較大。所以(yǐ)應将流量計安(an)裝在蝶閥前的(de)位置。從圖2和圖(tu)3可以看✂️出，經過(guo)上遊彎頭後,煤(mei)煙管道下方位(wei)📞置的流速偏低(di)些，上部流速偏(piān)高些，整個橫截(jie)面速度分布有(yǒu)一定的偏差。從(cóng)流動狀态上看(kan),流💁量計的取壓(ya)點應取在與管(guan)道軸向平行的(de)管壁位置處。
3确(que)定流量計安裝(zhuāng)位置
流量計安(ān)裝位置選定的(de)标準是:所選位(wèi)置的橫截面🈲速(sù)度分✔️布盡可能(neng)均勻,同時也要(yao)考慮流量計的(de)安裝和流🥰量計(jì)自身的特點。對(duì)稱流量計是-種(zhong)對稱多孔孔⛱️闆(pan)差壓式流量🤩計(jì),其設😘計圖如圖(tú)4所示。其計🈲量精(jing)度高、對直管段(duàn)要求較低，同時(shi)具有防堵的功(gong)效，适用于煤煙(yan)的流量計量,所(suǒ)以選用AB對稱流(liu)量計來對蓄熱(rè)式闆坯加熱爐(lu)煤煙管路的流(liú)量進行計量。根(gēn)據煤煙管路的(de)實際工況條件(jiàn)、煤煙管路内氣(qì)流的分布規律(lǜ)、安裝💃以及流量(liang)計的特點，應避(bì)免彎頭、漸縮管(guǎn)💞及閥門處對于(yú)管道内流速和(he)壓力🏃♂️的影響。經(jing)過分析,該蓄熱(rè)式闆坯加熱爐(lu)煤煙🔴管路的流(liú)量計安裝位置(zhì)距上遊彎♌頭中(zhōng)心的距離爲2.1m。因(yīn)介質💁物性參數(shù)無準确的數值(zhí),差壓無⚽特殊要(yao)求,因此選用常(cháng)用的開孔比0.65的(de)AB對稱流量計♊。
4安(ān)裝流量計後管(guan)路内的流動狀(zhuang)态及工況精度(du)分析
工況選取(qu)爲正常工況(常(cháng)用流量20.808kg/s)。圖5爲安(ān)裝流量計後的(de)蓄熱式闆坯加(jia)熱爐煤煙管路(lù)三維管道模型(xing)。圖6~9爲蓄熱式闆(pan)坯加熱爐煤煙(yan)管路内各截面(mian)速度分布雲❄️圖(tu)及縱截面速度(du)矢量💋圖。從圖🙇♀️6可(ke)以看出經過流(liu)量計後,速度分(fèn)布變爲很有規(gui)則。圖😄7和圖8分别(bie)爲煤煙管路流(liú)量計前0.5m處橫截(jié)面速度分布雲(yún)圖與🐪煤煙管路(lù)流量計後0.5m處橫(héng)截面速度分布(bù)雲圖✌️，兩圖對比(bi)同樣能表明經(jing)過流量計後橫(héng)截面_上的速度(dù)分布相對規則(zé)。圖9爲💞煤煙管路(lu)縱截面速☔度矢(shi)量圖，該圖展示(shì)🔞了流量計出💘口(kou)處的流動狀态(tai)，在流量計💋後隻(zhī)是形成很小的(de)漩渦。所以,蓄熱(re)式闆坯加熱爐(lú)㊙️煤煙管路在✉️選(xuǎn)定位置安⭐裝流(liu)量計後流量計(jì)的尾❓流流場能(neng)夠形成相對規(guī)則的☁️流動狀态(tài),近而保證對煤(mei)煙管路進行正(zheng)确計量。
分别對(duì)蓄熱式闆坯加(jiā)熱爐煤煙管路(lu)的相應工況條(tiao)件即最大流量(liang)、常用流量和最(zui)小流量用數字(zì)化分析👨❤️👨技術進(jin)行标定，獲得蓄(xu)熱式闆坯加熱(rè)爐煤煙管路的(de)流量計量精度(dù)分析數據如表(biǎo)1所示。從表1中可(kě)看出流📐量計對(dui)于煙氣管路的(de)計量線性度高(gāo)爲♻️0.426%，精度等級較(jiao)高爲0.5級。由此可(ke)以說明安❄️裝流(liú)量計能夠對煤(méi)煙管路進行準(zhun)确計量。
5結論
(1)安(an)裝流量計的蓄(xu)熱式闆坯加熱(rè)爐煤煙管路内(nei)的流動分布相(xiang)對不均勻,受煤(mei)煙管路中彎頭(tou)和蝶閥的影響(xiǎng)，橫截面.上部分(fèn)區域流速波動(dòng)較明顯，據流♍速(sù)分布🔅特點，流量(liàng)計取壓點應選(xuan)在與管路軸向(xiàng)平行的管壁😘位(wèi)置處。
(2)因煤煙管(guan)路直管段不足(zu)及煤煙管路的(de)實際工況條件(jiàn)😄,選擇☂️一種對稱(chēng)多孔孔闆差壓(ya)式流量計進行(háng)計量，同時結合(he)管路中流體的(de)流動狀态及所(suo)安裝流量計本(ben)身的特點，确定(ding)了流量計的最(zuì)佳安裝位置爲(wèi):距離蓄熱式闆(pǎn)✌️坯加熱爐煤煙(yan)管路.上遊彎頭(tóu)中心.的距離爲(wei)2.1m。
(3)通過數字化分(fen)析和工況标定(ding)，獲得了蓄熱式(shi)闆坯加熱爐煤(méi)煙🤟管路_上流量(liàng)計的線性度爲(wèi)0.426%,精度爲0.5級。
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