一、概述

昆明焦化制气厂焦炉煤气计量主要测点有：焦炉回炉煤气、锅炉煤气掺烧、管式炉用煤气和城市外供煤气等，此外，还有发生炉煤气计量和节假日掺加到煤气中的石油液化气计量。焦炉煤气过去一直使用标准孔板、均速管进行计量。使用过程中主要存在以下几方面的问题：

1、焦炉煤气脏，孔板容易污染，由于连续生产不能拆除孔板进行清洗，影响系统测量精度；
2、焦炉煤气脏，仪表导压管易堵，必须定期用蒸汽吹扫仪表导压管，否则就会影响测量精度，甚至系统不能正常运行；
 3、煤气中所夹带的蒸汽或水雾，当温度降低时凝结成水，在管道中很难排除，影响系统测量精度。
 4、直管段要求长，煤气管道口径通常比较大，要保证流量测量准确的20~40D直管段很难满足。
 5、量程比小，仅为3∶1，例如因城市煤气用量高峰或低谷时要求输送煤气量的不同，出厂煤气计量的输送量在一天内的变动超过10∶1，孔板因量程比小就达不到使用要求。

1 气体流量计测量原理
      气体流量计与其它差压流量计一样，都是基于密闭管道中能量转换的伯努利定理进行测量，即对理想流体，介质的流速与差压的平方根成正比。当介质以一定的流速迎着锥尖方向流过时，由于锥体的节流作用，会使锥体下游形成低压区，通过锥体的节流作用，会使锥体下游形成低压区，通过锥体上游管壁取高压P1，管壁与锥体尾部连通的空心管取低压P2，送到压差变送器测出压差值△P，见图1，根据伯努力方程，可计算出体积流量qvc式中，K为仪表系数；ε为气体膨胀系数，ρ为流体工作密度。
      因为管壁摩擦力减小了流过管壁的流体速度，所以在管道中流速分布为：在管壁处流速接近零，愈靠近管线中心流速愈大，在管线中心处流速z大。而当流体流过气体流量计时，因气体流量计是通过在管线中心悬挂一个气体体来节流，锥体直接与流体高速中心部分相互作用，迫使管线中心的高速流体与接近管壁的低速流体均匀化，即两者的流速趋于一致。

 与各种节流装置的结构比较，标准孔板是流体在管道中心突然收缩，不仅阻力损失大，而且加剧了流体流速分布的不均匀性，管道边缘阻断，脏污介质聚集在标准孔板前后；文丘里管（和标准孔板一样仍然是标准节流装置的一种）则是在管道中心逐渐收缩，虽然流体流速分布的不均匀性仍然存在，但阻力损失稍有降低，脏污介质聚集的情况有所改善，只是制作困难；环形孔板是在管道中心置一圆盘，而管道边缘则可流通，即从标准孔板的管道中心突然收缩转变为管道边缘突然收缩，因而可使管道内流速均匀化，可使脏污介质不致聚集在环形孔板前后；而气体流量计是在管道中心置一圆锥，它的结构是管道边缘逐渐收缩，阻力损失小，且可使管道内流速均匀化，使脏污介质不致聚集在环形孔板前后。由此得出结论：气体流量计是节流装置发展过程中一系列革新的必然结果。

2 昆明焦化制气厂的应用
 2002年昆明焦化制气厂在新项目建设中，设计选用3台美国肯威斯（Kingways Control）公司气体流量计，对焦炉煤气（1200mm插入式），发生炉煤气（400mm管道式）和石油液化气（270mm管道式）的流量进行测量，由于使用效果好，因此又在锅炉煤气掺烧中使用了两台气体流量计（250mm和400mm）。
3 气体流量计点
 昆明焦化制气厂使用气体流量计有三年的历史了，检测系统运行正常，而且日常的维护工作量几乎没有，深受现场工人和技术人员的欢迎。主要点如下。
 1、直管段要求低。虽然所有差压式流量计都是依据伯努利定理进行测量，但伯努利定理有一个基本要求，即被测量的流体必须为理想流体。采用孔板、喷嘴等传统的差压流量计的节流装置时，为了尽量满足伯努利定理的要求，必须有非常长的前、后直管段，以便将不规则流动的流体尽可能整形成为理想流体。而气体流量计流量采用*的置于管道中心的流线型节流结构设计，在检测流量之前，同时对不规则流动的流体进行整流，在不增加流体整流器的情况厂，巧妙地解决流体整流的问题。中心悬挂的流线型锥体能重塑流速曲线，在紧靠锥体上游和下游较窄的区域内（前0~3D，后0~1D），将流速不规则的液体直接整流成理想液体，可充分满足伯努利定理的要求，获得很高的测量精度和重复性。不需要非常长的直管段整流，这在流量计的安装过程中有很重要的意义。昆明焦化制气厂使用的石油液化气气体流量计（口径270mm）在安装过程中，由于现场条件限制，流量计前、后直管的距离分别为1000mm和600mm，但流量计仍能正常稳定运行。
 2、耐污染，不易堵。昆明焦化制气厂煤气类流量测量，原来使用的是孔板流量计和均速管流量计，由于煤气中含有焦油、萘、硫、氨水等多种杂质，孔板或均速管必须定期清洗或用蒸汽吹扫，否则孔板上、下游端面、上游侧直角入口边缘将受到污染，仪表导压管会不畅通或堵塞，影响系统测量精度；孔板前、后直管段积水会使管道流通面积减小，流速提高，差压增加，流量显示值偏高，严重时因导压管堵塞，变送器无法正常运行。为确保仪表正常稳定运行，仪表工维护工作量很大。气体流量计有自吹扫式的结构设计点，无滞留死区。介质流过锥体时会加速，不断冲刷正压取压孔、锥体外壁及锥体附近管壁，而负压取压孔则被一小段不流动介质所隔离，脏污杂质进不去，因此气体流量计可用于各种含杂质、易结晶的脏污介质，如焦炉煤气、发生炉煤气等介质。昆明焦化制气厂采用的五台气体流量计对焦炉煤气、发生炉煤气和石油液化气的流量进行测量，有的使用已三年，至今未进行过维护，流量计未发现有节流装置污染、仪表导压管堵塞、管道积水、流量显示值异常等现象，大大降低了仪表的维护工作量，提高了煤气流量测量的准确性和可靠性。

扩展阅读：流量计