內(nèi)文丘里管流量計(jì)在煤氣計(jì)量中的應(yīng)用
楊濤 龐世強(qiáng)
（大化集團(tuán)有限責(zé)任公司 大連開發(fā)區(qū)索尼卡電子有限公司）
摘 要：本文介紹了新一代差壓式內(nèi)文丘里管流量計(jì)（專利產(chǎn)品）在焦?fàn)t煤氣上的應(yīng)用，收到了比較滿意
的效果，是一種安全、可靠、計(jì)量準(zhǔn)確的計(jì)量?jī)x表。適用于各種臟污流體的工業(yè)測(cè)量場(chǎng)合。
關(guān)鍵詞：差壓式流量計(jì) 內(nèi)文丘里管
1、引言
計(jì)量?jī)x表是計(jì)量和節(jié)能工作中十分重要的工具。
計(jì)量管理工作是企業(yè)管理工作的基礎(chǔ)，當(dāng)前節(jié)約能源和節(jié)省資源已成為世界各國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要課題。實(shí)踐證明，一個(gè)效益較好、自動(dòng)化水平較高的企業(yè)，必定有一套比較完善、準(zhǔn)確的計(jì)量設(shè)施。加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)核算，一切用數(shù)據(jù)說(shuō)話，它不僅是確定物料平衡和能量平衡的基礎(chǔ)，也是節(jié)能工作和經(jīng)濟(jì)核算工作的主要依據(jù)。
大化集團(tuán)煤氣二期工程投產(chǎn)后，向煤氣公司供應(yīng)煤氣，原采用了渦街流量計(jì)，由于煤氣公司用氣量的大小取決于居民用氣的高峰期和低峰期，用量隨時(shí)改變，加之生產(chǎn)的波動(dòng)，渦街流量計(jì)對(duì)流速要求較嚴(yán)格，必須保證6米/秒以上，低于6米/秒時(shí)儀表的準(zhǔn)確度無(wú)法確定，或者不指示流量，給工廠造成不少的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)以上情況，經(jīng)過(guò)多方考證，我們采用了大連開發(fā)區(qū)索尼卡電子有限公司的新產(chǎn)品—NV2118內(nèi)文丘里管流量計(jì)，對(duì)外供煤氣進(jìn)行改造，使用效果很好，計(jì)量準(zhǔn)確無(wú)誤，深受生產(chǎn)車間歡迎。
2、內(nèi)文丘里管結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理
內(nèi)文丘里管流量計(jì)屬于差壓式流量計(jì)，但它不同于孔板、噴嘴和傳統(tǒng)文丘里管，它是由圓形測(cè)量管1和置于測(cè)量管內(nèi)的特型芯體2所構(gòu)成（參見圖1和圖2）。特型芯體是一個(gè)與測(cè)量管同軸的旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體的徑向外表面由前段圓錐面6、中段圓柱面7、尾段圓錐面8三部分構(gòu)成。特型芯體靠其支承軸9、10和測(cè)量管同軸的支承環(huán)3、4定位，用制動(dòng)件壓緊固定。支承環(huán)是由具有同軸的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和將內(nèi)外環(huán)連成一體的3-4個(gè)支承肋構(gòu)成。在測(cè)量管壁的特定位置上設(shè)有取壓接頭5，測(cè)量管兩端是用于和現(xiàn)場(chǎng)工藝管道相連接的標(biāo)準(zhǔn)法蘭。
內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管等差壓式流量?jī)x表的測(cè)量原理完全相同，都是以能量守恒定律—伯努利方程
………….(1)
和流動(dòng)連續(xù)性方程
…………………….(2)
為基礎(chǔ)的流量測(cè)量方法。又因?yàn)閷?duì)于內(nèi)文丘里管有
………………………….(3)
………………………(4)
ΔP=P1-P2…………………………(5)
………………….(6)
由1）（2）（3）（4）（5）（6）推出：
…………………….(7)
……………………(8)
上式（7）、（8）中：Q--體積流量 M--質(zhì)量流量 C--流出系數(shù) β--節(jié)流比
ε--可膨脹系數(shù) ΔP--差壓 ρ--流體密度
3、內(nèi)文丘里管計(jì)量性能機(jī)理剖析
內(nèi)文丘里管性能機(jī)理，分析大致有以下幾點(diǎn)：
（1） 圓錐收縮段具有奇特的流動(dòng)調(diào)整功能。
流體在文丘里管腔內(nèi)向前流動(dòng)的過(guò)程中，隨著過(guò)流截面的逐漸縮小，不但流速逐漸增大，
壓力逐漸降低，而且使靠近管壁流動(dòng)具有速度較低的流體同接近管軸流動(dòng)具有較高的流體形成“混流”。這樣就使得在流入腔內(nèi)之前的非對(duì)稱的速度分布得以“糾偏”，并使原來(lái)的速度分布梯度愈來(lái)愈小，從而在節(jié)流件喉部得到差壓式儀表所需要的均勻速度分布。上述的流動(dòng)調(diào)整作用，內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘管相似，但其調(diào)整力度（均流效果），內(nèi)文丘里管來(lái)得更大，效果更好。這是因?yàn)?，流體流經(jīng)經(jīng)典文丘里管，收縮時(shí)形成流體自管壁向管軸推壓，而流體流經(jīng)內(nèi)文丘里管，在收縮段形成自管軸向四周管壁推壓，強(qiáng)迫分流。因此，無(wú)論是對(duì)速度分布梯度的拉平作用，還是對(duì)非軸對(duì)稱流的“糾偏”作用，內(nèi)文丘里管都要強(qiáng)于經(jīng)典文丘里管。正是這種有效的流動(dòng)調(diào)整功能，才使得內(nèi)文丘里管的流出系數(shù)對(duì)雷諾數(shù)Re和直徑比β的變化越發(fā)的“鈍化”。
（2）由內(nèi)文丘里管的結(jié)構(gòu)形式可知，流體流經(jīng)它的節(jié)流過(guò)程是漸變完成的，無(wú)驟然的收縮與擴(kuò)散，且節(jié)流部位無(wú)孔板（入口處）、噴嘴（出口處）那樣的銳邊，過(guò)流通道暢通無(wú)阻，無(wú)孔板、噴嘴那種“積污、納垢”之條件，所以它的流出系數(shù)穩(wěn)定，壓損小，抗介質(zhì)污染能力強(qiáng)。
（3）內(nèi)文丘里管靠?jī)?nèi)置芯體沿軸向幾何廓形的變化與測(cè)量管內(nèi)圓的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的節(jié)流。芯體幾何尺寸和公差可以嚴(yán)格地控制，是高測(cè)量精度的重要保障；可采用不同材質(zhì)制造，是適應(yīng)各種測(cè)量條件的主要原因。
（4）內(nèi)文丘里管的幾何廓形可以在設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)測(cè)量條件，有針對(duì)性地予以調(diào)整，其中能將所適用的雷諾數(shù)下限拓寬，通過(guò)調(diào)整芯體幾何尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
（5）內(nèi)文丘里管抗介質(zhì)污染力強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)上采取了兩項(xiàng)取壓防堵措施：一是在取壓口設(shè)置阻流件，使在取壓口處形成局部相對(duì)高壓區(qū)，減少流體中污染物質(zhì)的駐入；二是對(duì)特別容易造成取壓口堵塞的介質(zhì)，采用外均壓環(huán)和遠(yuǎn)傳取壓的結(jié)構(gòu)形式。我廠焦?fàn)t煤氣計(jì)量使用的內(nèi)文丘里管就同時(shí)采用了兩種防堵措施。
4、內(nèi)文丘里管流量計(jì)在焦?fàn)t煤氣中的應(yīng)用 內(nèi)文丘里管流量計(jì)在我廠煤氣計(jì)量中配置差壓變送器、壓力變送器和溫度傳感器及流量積算儀。
各表參數(shù)如下：
（1）壓力變送器：PMC133-1R1R2P2F1S 0～10Kpa 4～20mA
（2）溫度一次表：Pt100電阻體 WZB-231 0～100℃
（3）差壓變送器：西門子TMF-4433 0～1.91KPa
（4）內(nèi)文丘里管流量計(jì)：NV2118(DN200) 0～4000m3/h
（5）流量顯示表：SWP-LCD800系列
流量積算儀參數(shù)設(shè)定如下：
一級(jí)參數(shù)：P20=0.5217kg/m3（實(shí)際為ρ15值）
K=2060.85
CLK=132
二級(jí)參數(shù)：
b1=2 d2=2 PL=0
b2=1 d3=2 PH=10
b3=0 d4=0 CAL=0
b4=0 P61=1 CAH=1.91
b5=1 KK1=0 CAA=0
dE=1 P62=1 dT=7
b6=2 KK2=0 Dp=2
c1=2 P63=1 DCA2=2
c2=3 KK3=0 PV=18
c3=0 SL=1 SV=12
c4=1 SH=4000 AT=0
c5=3 PA=101.33 KE=0
c6=3 TL=0 SET=132
d1=6 TH=100
5、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)對(duì)內(nèi)文丘里管流量計(jì)的使用，我們感到該表有以下特點(diǎn)：
（1）適用范圍寬，穩(wěn)定性好，安裝、維修維護(hù)方便。
（2）動(dòng)態(tài)測(cè)量精度高，計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。
（3）可在工況惡劣情況下正常運(yùn)行（管內(nèi)臟污物較多情況下）。
（4）清洗方便，清洗時(shí)可利用導(dǎo)壓管用蒸汽吹掃。
根據(jù)以上特點(diǎn)和我們實(shí)際使用的體會(huì)，內(nèi)文丘里管流量計(jì)是當(dāng)前煤氣計(jì)量表中比較理想的選擇，它優(yōu)于孔板和渦街流量計(jì)，宜于大范圍的推廣選用。