龙钢公司2#高炉煤气发生量系统允许压损小，高炉煤气中粉尘容易对流量计造成结垢和堵塞。文章介绍了测管式流量 计的原理，系统构成，技术特点和应用情况，具有自主知识产权的结构设计解决了堵塞、排水等技术难点，为解决大口径气 体等脏污介质的计量提供了一套可行的技术方案。

1.前言

龙钢公司2#高炉在设计之初使用均速管流量计测量高 炉煤气流量，由于该检测元件取压孔细小，且低压取压孔处 于检测元件尾部，在旋涡力的作用下，低压取压孔就会很快 被涡流带来的杂质堵死；或者是当引压管泄漏，检测元件高 压平衡区遭到破坏，杂质中直径较小的颗粒也随之进入取压 孔，造成堵塞。2011年4月初，龙钢公司计控中心经过缜密 调研，决定引进基于皮托管测量原理的测管式流量计测量高 炉煤气流量，从投运至今，运行良好，性能可靠，为生产经 营提供了准确的流量数据。

2.几种流量计性能比对

大口径气体（煤气、空气以及烟道气）流量测量一直是 流体测量中的一个难点。在实际中多以孔板作为检测元件， 其缺陷主要有：压损大；测量范围小；测量脏污介质（如煤 气）取压孔经常堵塞，孔板上游易造成粉尘堆积并在节流件 上结垢；孔板必须在断流的情况下安装拆卸，对于长年运行 的工艺管线，维护或更换节流件困难，致使这类节流件数年 甚至十数年装在管线上而不能正常运行等限制。

在满足充分发展管流的条件下，基于国际标准IS03966 《封闭管道中流体流量的测量一采用皮托静压管的速度面 积法》设计的FJP系列测管式流量计己在我国冶金行业低压、 低流速、大口径管道的煤气和热风等脏污气体（如高炉煤气、 焦炉煤气、转炉煤气、烟道气等）流量测量中得到了广泛应 用。

从工艺参数看，龙钢2#高炉煤气管道内径为1800匪， 己经超出标准节流件的允许范围（标准节流件中，经典文丘 里管是允许管径最大的，DS1200M)，对于非标节流件或其 它差压式仪表，必须进行实流标定以确定其流出系数，目前 国内还没有这么大的校验系统，可供选择的流量仪表是插入 式流量计。插入式流量计根据测头的测量原理可分为点流速 型仪表及径流速型仪表，均速管就是典型的径流速型仪表， 均速管同样存在标定困难的问题，同时，由于它有多个取压 孔，当取压孔阻塞时，要在线把各个孔都疏通，难度极大。 点流速型仪表主要有插入式涡街、插入式涡轮，内藏文丘里 及基于皮托管原理的测管式流量计等。点流速型插入式流量 计的测头常数可在风洞中试验得到，通过测量得到管道某一 点的流速，换算成管道的平均流速，从而得到流量，其管径 范围为巾300〜巾3000mm。涡轮流量计和内藏文丘里由于结 构复杂，更易阻塞，在线清扫也困难，而测管式流量计结构 简单，可在不断流条件下安装、拆卸，并设有在线吹扫装置， 可在线通入蒸汽，或高压氮气吹扫，不影响正常生产。所以， 在插入式流量计中，测管式流量计具有一定的优势。

3.测管式流量计的工作原理、技术特点

FJP型测管流量计是基于皮托管测量原理，并根据现场 特点采用了特殊结构设计的差压式测速计，根据相应标准可 以换算成实时流量。其结构是一根巾20的插入杆，端部安 装一马蹄口形的测头，迎流面的全压取压孔测出所在位置的 全压，测头背流面的静压取压孔测出流体的静压，全压与静 压之间的差压，经变送器转换成电流信号传送给流量计算机。 流量计算机并根据管道内的组分、温度、压力、测头系数等 参数计算出测头所在位置点的流速，然后根据IS03966国际 标准（或IS07145国际标准）计算出被测管道截面的平均流 速和流量。经过风洞标定过的测头系数不确定度可达0. 5%， 其系统不确度为2%〜3%，同时流量计算机可以对煤气湿度进 行修正。

4.变径式测管流量计的选择

如上所述，在满足充分发展管流的条件下，FJP型测管 式流量计在大口径煤气测量上得到了成功的应用。但是，现 场大口径煤气管道仪表前直管长度在很多情况下很难满足 标准要求，仪表前直管长度<10D的情况占有相当大比例， 这给测量准确度带来较大影响。另外一个问题是：流速低（小 于3米/秒)，差压信号小，造成流量偏差大。采用变径方案 能有效提高测量段的流速。变径式测管流量计由变径管、喉 部，渐扩管及测管式流量计等四部分组成，变径管是一段圆 弧半径为R的回转体，喉部是一段直径为d的圆管，渐扩管 是顶角为a的圆台，测管流量计由喉部插入。流体经变径管 后，流速得到提高。

应该指出的是：正确选择变径管圆弧半径R，可确保喉 部的中心流速能够代表喉部平均流速，这是设计关键所在。

龙钢公司为验证变径式测管流量计的实用计量效能，在 2011年6月，仪表选择安装在龙钢和陕西三立矿业（集团） 鼎龙炉料有限公司进行贸易结算的焦炉煤气管道上，该管道 流量波动比较大，选择型号为FJPB-800/600/Y/1/ia/CS，试 运行一年后，在不停气条件下在线进行了维护，迎流侧和背 流侧测孔均无堵塞现象。截止目前运行状况良好，所测贸易 结算计量数据稳定、可靠，符合工艺测量技术指标要求。在 2012年8月，为解决在炼钢转炉煤气回收管道上使用多年的 内藏式双文丘里管测量数据不稳定的问题，引进了型号为 FJPB-2000/1600/Y/1/ia/CS变径式测管流量计，经过近一年 使用，数据稳定性大为提升，为公司炼钢转炉煤气回收指标 的提升提供了准确的数据支持。

5.选型中注意的问题

①能源计量设备要尽量采用新技术，注重应用研宄，做 好前期调研和论证；②现场是否具备流量计安装条件，直管 段是否满足要求；③测量脏污介质的流量计可否在线日常维 护；④流量计量值可否溯源，特别是贸易计量仪表；⑤在常 用流速低于3m/s或直管段不满足要求时，选用变径式测管 流量计方案；⑥根据标准严格控制测头的插入深度；⑦在振 动比较大的管道上安装，差压变送器与测管流量计采用分体 安装，引压管采用软管；⑧对下限流量比较小，流量范围变 化大的系统，选用带有HART通讯功能的微差压变送器；对 焦炉煤气等湿气体计量应考虑湿度修正。

6.结语

测管式流量计在充分考虑现场应用条件基础上，依照标 准进行设计，使传统的流量测量技术得到了延伸与扩展，有 效地解决了龙钢高炉煤气，焦炉煤气，转炉煤气等脏污气体 流量计量这一难题，为我公司能源计量和环保监测提供了一 种可靠的测量方法，取得了令人满意的效果。龙钢公司己开 始着手将此项技术推广应用至其它大口径煤气计量点。