淺析影響氮氣流量計精確度的因素及應對策略
點擊次數：2803 發布時間：2021-01-08 06:29:48
1、引言
煤氣測量用的流量計有多種類型的流量計都可以測量，比如氮氣流量計，楔形流量計，V錐流量計等產品都可以實現。由于氮氣流量計具有結構簡單、計量可靠穩定、儀表配套齊全、適用于大流量氣體的計量等諸多優點，被煤氣行業廣泛采用，屬于煤氣測量領域使用*大的流量計之一。不過，由于氮氣流量計因投運后或長期使用后出現的精確度下降等問題，使得煤氣供銷差率居高不下，同時也造成煤氣氣源廠和煤氣供應公司之間常因氣量結算問題發生計量糾紛。本文結合氮氣流量計的實際使用情況，探討了如謀氣密度(組分)變化、煤氣含水童、煤氣中的雜質、二次儀表的誤差等這些造成氮氣流量計精確度下降的主要因素，并提出了諸如修正密度、處理水和水蒸氣、定期清洗、吹掃計量裝里、定期校驗二次儀表等改進措施。
2、孔板流，計精確度下降的主要因素
氮氣流量計的使用，無論是對被測量的煤氣的質量，還是對測量系統的設計、安裝、維護等都是有其嚴格的要求和條件限制的。任何超出規定范圍或破壞使用條件的，都將造成氮氣流量計嚴重失準。因此在實際工作中，影響氮氣流量計精確度的因素很多，但筆者認為主要因素源自以下四個方面:
2.1煤氣密度(組分)變化對氮氣流量計的影響
煤氣密度的確定對測量精確度有重大影響，由流量計算公式可見，密度與差壓處于同等重要地位。如果密度值測不準，則即使差壓測量為高精度，測量結果也不會高精度的，但這點實際上往往易被忽視。具體來講，流經氮氣流量計的煤氣流量的大小，與煤氣密度的平方根成反比，即其它參數不變時，密度越大(小)，流量越小(大)。而在氮氣流量計實際工作時，卻是把煤氣密度取為定值Po，因此，氮氣流量計顯示的流量大小，只與Po有關，而與實際煤氣的p值大小無關。這對于單一氣源的流量測量來說，影響不大，因為只要煤種、配煤沒有大的變化，爐溫穩定，壓力制度正常，煤氣的成分基本穩定在一個范圍內，密度也就變化不大。但一旦摻人其它氣源如水煤氣、發生爐煤氣、液化石油氣等，由于成分變化大，實際煤氣的密度也就發生很大的變化，如果此時氮氣流量計仍把煤氣密度取為定值Po，就將產生很大的計量誤差，該誤差的大小為:(1-√Po/P￣) Po一設計時的煤氣密度}P--實測的煤氣密度)。以總公司煉焦氣化廠為例，氮氣流量計是根據純焦爐煤氣設計的，當初設計煤氣密度取。. 554 97比/m3，計量很準確。近年來，為保證煤氣的供應量，特別是在冬季，每天都不定時、不均勻地摻混大量的(占日輸供量10%一20 0,6)發生爐煤氣，使煤氣密度產生很大的變化，雖然設計煤氣密度Po改為0. 570 Slkg/m3,但仍比煤氣的實際密度低很多，造成氮氣流量計計量偏高，P*高時曾達到0. 708 0噸耐，比。。上升了24. 106，由此引起的流量誤差也達到了+10.23%。
2. 2煤氣含水量對氮氣流量計的影響
人工煤氣在凈化過程中，一般都要經過水的洗滌，因此，煤氣都是飽和的。煤氣流動過程中溫度、壓力會發生變化，水蒸氣凝析，一部分水存積在孔板的前后直管段、孔板環室及導壓管內，而這恰是氮氣流量計使用條件絕對不允許的，會造成計量的嚴重誤差。此外由于煤氣中帶有的大量飽和水蒸氣一起流經流量計，而所有這些水蒸氣是孔板本身無法識別的，只能隨煤氣一起計入輸氣量。在煤氣進人氣柜和輸配管道后，由于增壓和中途溫度不斷降低，水蒸氣不斷地凝析成水流人水井，使煤氣體彩縮減，從而產生了體積差，而這部分卻不能計人售氣量。從我公司每天僅在中壓管道中抽出的十幾噸水來看，造成的產銷誤差是很大的。
2. 3煤氣中的雜質對氮氣流量計的影響
氮氣流量計在煤氣管道上運行一段時間后，煤氣中的灰份、蔡、焦油、煤氣膠等雜質會逐漸沉積吸附在孔板的孔口、端面和上游管道上，使得孔板入口尖銳度、表面光潔度降低、內徑變小、上游管道粗糙度增加等，造成計一量值偏大。
2.4二次儀表對氮氣流量計的影響
差壓變送器、壓力變送器、流量積算器等二次儀表的誤差，以及它們之間連接、接頭、轉換等處的泄漏，也對氮氣流量計系統精度產生*直接的影響，應給予高度的重視。
3、改進措施
3.1對密度進行修正
為減少密度變化造成的影響，*好的解決方法是:每種氣源分別計量，盡量避免用一塊總表測多種氣源的混和量，以保證儀表的精確性。
還可以用以下方法做部分補償:
①根據近年來實測的煤氣密度數據，求出平均值，輸人氮氣流量計積算器，使積算器按較接近實際的密度值運行。
②用化驗分析法測得每天(或每月)的平均密度值P，作為當天(或當月)氮氣流量計的實際密度，對流量進行人工校正，校正公式為:
Q校一√Po/P￣
Q校一密度校正后的煤氣流量;
Q表一氮氣流量計積算器顯示的流量。
實測煤氣密度的方法，可以是每天定時取樣分析，求平均值，也可以用小鐘罩24小時連續取樣，定時分析。
按理對密度P應和壓力、溫度一樣進行實時的完全補償，但目前國內尚無適用的可輸出連續信號的在線氣體密度計可供使用。
3. 2對水和水蒸氣的處理
目前尚無理想的方法給予解決，可以:
①盡可能地降低出廠煤氣的溫度，減少水蒸氣的含量，如進行冷凍脫水。
②在孔板前后，分別安裝排水裝置，如圖所
采用自動排水加人工排水的方法，實際效果很好。公司要求，冬季每班必須排水一次，其他季節每天排水一次，排水后，檢查排水閥是否關緊。
3. 3定期清洗、吹掃計量裝置
*先，氣源廠應加強對煤氣的凈化處理，使其符合**有關質量標準，減少對流量計的污染。其次，定期對孔板及直管段上的雜質進行清洗、吹掃。可采用:①在線式可換孔板，②多管并聯。二者均能做到在不停氣的情況下更換、清洗、吹掃氮氣流量計系統，這會給那些氣質較差且停氣較困難的用戶帶來清洗上的方便。總公司氣源廠在1995年由原來的單管計量，改為多管并聯計量，同時又安裝了三套可換式氮氣流量計(二開一校)，定為每3個月清洗、吹掃一次(視其臟污程度，可調整清洗周期)，此項工作由氣源廠和我公司共同進行。
3.4定期校驗二次儀表
為使二次儀表高準確度運行，應定期檢查、校驗二次儀表，具體內容為:①檢查取壓管是否存在堵塞、進水及泄漏現象，尤其要注意泄漏問題，管子、接頭、閥門、焊縫、與差壓變送器的連接處等均為可能的泄漏點，應用肥皂水等方法檢漏;對與差壓變送器連接的三閥組中的平衡閥亦應注意，防止失靈后使高低壓串通，導致壓差減小進而影響計量精度。②校驗差壓變送器的零點，減小零點漂移帶來的影響。③除差壓變送器外，其他二次儀表組成整體用高精度的差壓計進行在線模擬試驗，確保量程在允許的范圍內。以上檢查、校驗工作由我公司和氣源廠雙方儀表人員每月26日共同進行，并作好記錄，共同簽字認可。
煤氣測量用的流量計有多種類型的流量計都可以測量，比如氮氣流量計，楔形流量計，V錐流量計等產品都可以實現。由于氮氣流量計具有結構簡單、計量可靠穩定、儀表配套齊全、適用于大流量氣體的計量等諸多優點，被煤氣行業廣泛采用，屬于煤氣測量領域使用*大的流量計之一。不過，由于氮氣流量計因投運后或長期使用后出現的精確度下降等問題，使得煤氣供銷差率居高不下，同時也造成煤氣氣源廠和煤氣供應公司之間常因氣量結算問題發生計量糾紛。本文結合氮氣流量計的實際使用情況，探討了如謀氣密度(組分)變化、煤氣含水童、煤氣中的雜質、二次儀表的誤差等這些造成氮氣流量計精確度下降的主要因素，并提出了諸如修正密度、處理水和水蒸氣、定期清洗、吹掃計量裝里、定期校驗二次儀表等改進措施。
2、孔板流，計精確度下降的主要因素
氮氣流量計的使用，無論是對被測量的煤氣的質量，還是對測量系統的設計、安裝、維護等都是有其嚴格的要求和條件限制的。任何超出規定范圍或破壞使用條件的，都將造成氮氣流量計嚴重失準。因此在實際工作中，影響氮氣流量計精確度的因素很多，但筆者認為主要因素源自以下四個方面:
2.1煤氣密度(組分)變化對氮氣流量計的影響
煤氣密度的確定對測量精確度有重大影響，由流量計算公式可見，密度與差壓處于同等重要地位。如果密度值測不準，則即使差壓測量為高精度，測量結果也不會高精度的，但這點實際上往往易被忽視。具體來講，流經氮氣流量計的煤氣流量的大小，與煤氣密度的平方根成反比，即其它參數不變時，密度越大(小)，流量越小(大)。而在氮氣流量計實際工作時，卻是把煤氣密度取為定值Po，因此，氮氣流量計顯示的流量大小，只與Po有關，而與實際煤氣的p值大小無關。這對于單一氣源的流量測量來說，影響不大，因為只要煤種、配煤沒有大的變化，爐溫穩定，壓力制度正常，煤氣的成分基本穩定在一個范圍內，密度也就變化不大。但一旦摻人其它氣源如水煤氣、發生爐煤氣、液化石油氣等，由于成分變化大，實際煤氣的密度也就發生很大的變化，如果此時氮氣流量計仍把煤氣密度取為定值Po，就將產生很大的計量誤差，該誤差的大小為:(1-√Po/P￣) Po一設計時的煤氣密度}P--實測的煤氣密度)。以總公司煉焦氣化廠為例，氮氣流量計是根據純焦爐煤氣設計的，當初設計煤氣密度取。. 554 97比/m3，計量很準確。近年來，為保證煤氣的供應量，特別是在冬季，每天都不定時、不均勻地摻混大量的(占日輸供量10%一20 0,6)發生爐煤氣，使煤氣密度產生很大的變化，雖然設計煤氣密度Po改為0. 570 Slkg/m3,但仍比煤氣的實際密度低很多，造成氮氣流量計計量偏高，P*高時曾達到0. 708 0噸耐，比。。上升了24. 106，由此引起的流量誤差也達到了+10.23%。
2. 2煤氣含水量對氮氣流量計的影響
人工煤氣在凈化過程中，一般都要經過水的洗滌，因此，煤氣都是飽和的。煤氣流動過程中溫度、壓力會發生變化，水蒸氣凝析，一部分水存積在孔板的前后直管段、孔板環室及導壓管內，而這恰是氮氣流量計使用條件絕對不允許的，會造成計量的嚴重誤差。此外由于煤氣中帶有的大量飽和水蒸氣一起流經流量計，而所有這些水蒸氣是孔板本身無法識別的，只能隨煤氣一起計入輸氣量。在煤氣進人氣柜和輸配管道后，由于增壓和中途溫度不斷降低，水蒸氣不斷地凝析成水流人水井，使煤氣體彩縮減，從而產生了體積差，而這部分卻不能計人售氣量。從我公司每天僅在中壓管道中抽出的十幾噸水來看，造成的產銷誤差是很大的。
2. 3煤氣中的雜質對氮氣流量計的影響
氮氣流量計在煤氣管道上運行一段時間后，煤氣中的灰份、蔡、焦油、煤氣膠等雜質會逐漸沉積吸附在孔板的孔口、端面和上游管道上，使得孔板入口尖銳度、表面光潔度降低、內徑變小、上游管道粗糙度增加等，造成計一量值偏大。
2.4二次儀表對氮氣流量計的影響
差壓變送器、壓力變送器、流量積算器等二次儀表的誤差，以及它們之間連接、接頭、轉換等處的泄漏，也對氮氣流量計系統精度產生*直接的影響，應給予高度的重視。
3、改進措施
3.1對密度進行修正
為減少密度變化造成的影響，*好的解決方法是:每種氣源分別計量，盡量避免用一塊總表測多種氣源的混和量，以保證儀表的精確性。
還可以用以下方法做部分補償:
①根據近年來實測的煤氣密度數據，求出平均值，輸人氮氣流量計積算器，使積算器按較接近實際的密度值運行。
②用化驗分析法測得每天(或每月)的平均密度值P，作為當天(或當月)氮氣流量計的實際密度，對流量進行人工校正，校正公式為:
Q校一√Po/P￣
Q校一密度校正后的煤氣流量;
Q表一氮氣流量計積算器顯示的流量。
實測煤氣密度的方法，可以是每天定時取樣分析，求平均值，也可以用小鐘罩24小時連續取樣，定時分析。
按理對密度P應和壓力、溫度一樣進行實時的完全補償，但目前國內尚無適用的可輸出連續信號的在線氣體密度計可供使用。
3. 2對水和水蒸氣的處理
目前尚無理想的方法給予解決，可以:
①盡可能地降低出廠煤氣的溫度，減少水蒸氣的含量，如進行冷凍脫水。
②在孔板前后，分別安裝排水裝置，如圖所
采用自動排水加人工排水的方法，實際效果很好。公司要求，冬季每班必須排水一次，其他季節每天排水一次，排水后，檢查排水閥是否關緊。
3. 3定期清洗、吹掃計量裝置
*先，氣源廠應加強對煤氣的凈化處理，使其符合**有關質量標準，減少對流量計的污染。其次，定期對孔板及直管段上的雜質進行清洗、吹掃。可采用:①在線式可換孔板，②多管并聯。二者均能做到在不停氣的情況下更換、清洗、吹掃氮氣流量計系統，這會給那些氣質較差且停氣較困難的用戶帶來清洗上的方便。總公司氣源廠在1995年由原來的單管計量，改為多管并聯計量，同時又安裝了三套可換式氮氣流量計(二開一校)，定為每3個月清洗、吹掃一次(視其臟污程度，可調整清洗周期)，此項工作由氣源廠和我公司共同進行。
3.4定期校驗二次儀表
為使二次儀表高準確度運行，應定期檢查、校驗二次儀表，具體內容為:①檢查取壓管是否存在堵塞、進水及泄漏現象，尤其要注意泄漏問題，管子、接頭、閥門、焊縫、與差壓變送器的連接處等均為可能的泄漏點，應用肥皂水等方法檢漏;對與差壓變送器連接的三閥組中的平衡閥亦應注意，防止失靈后使高低壓串通，導致壓差減小進而影響計量精度。②校驗差壓變送器的零點，減小零點漂移帶來的影響。③除差壓變送器外，其他二次儀表組成整體用高精度的差壓計進行在線模擬試驗，確保量程在允許的范圍內。以上檢查、校驗工作由我公司和氣源廠雙方儀表人員每月26日共同進行，并作好記錄，共同簽字認可。