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毕托巴流量计在焦炉煤气计量中的运用及节能分析【摘要】简述韶钢焦炉煤气计量的难点所在，介绍毕托巴流量计工作原理，计量及采集过程、现场安装投运方法、节能分析计算、与传统差压流量计相比的优点以及运用效果。
【关键词】毕托巴；焦炉煤气；防堵塞；压损；节能分析０前言焦炉煤气是指炼焦用煤在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品，主要由氢气和甲烷构成，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类，其热值高，在钢铁企业中被广泛使用。
而焦炉煤气因含有焦油焦油、苯、萘、水气等杂质，容易堵塞测量设备，一直困扰着焦炉煤气流量的计量工作。
１焦炉煤气计量的难点所在目前，韶钢测量焦炉煤气的方式主要有孔板流量计、文丘利流量计、Ｖ锥流量计等传统节流式差压流量计。
而因焦炉煤气中杂质，容易在供气管壁、节流装置的取压口、阀门和导压管连接处大量淤积，造成计量不准确甚至无法计量。
此外，传统的收缩取压方式压损大，功耗大，不利于节约风机压缩机能耗。
韶钢也曾使用过热式质量流量计来测量焦炉煤气，其利用传热原理，即流动中的流体与热源（流体中加热的物体或测量管外加热体）之间热量交换关系来测量流量的仪表。
在焦炉煤气较纯净的时候，其测量问题不大，一旦焦炉煤气的处理工艺设备或处理工序出现某些问题，焦炉煤气中的焦油、萘、水气等杂质增多时，热式质量流量计便无法继续计量。
为此，仪表维护人员需要将大量的精力放在传统节流差压式流量计测量装置的导压管路和热式质量流量计探头的清理、导通、排水、吹扫等方面，由此造成维护工作量大，维护成本高。
如何做到流量计的防堵塞，如何减少因计量造成管道气体压损，是计量行业遇到的普遍性难题。
为解决好上述难题，在2011年1月，计控部对焦化厂4.3米焦炉外供焦炉煤气检测点试用了一种新型的流量计——毕托巴流量计。
运行一年多来，其流量计测量数据稳定可靠，波动量小，未出现过任何堵塞现象，很好地解决了焦炉煤气计量中的难题。
毕托巴流量计的11个特点介绍毕托巴流量计的11个特点介绍毕托巴流量计是仅有一种传感器适用多种介质的流量计，它能够广泛应用于气体、蒸汽和液体流量的丈量。
气体：一次风速（量）、二次风速（量）、（负压）空气、氧气、氢气、干气、转炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气、天然气、液化气、烟气、化工物料气等；汽体：过热蒸汽、饱满蒸汽、湿蒸汽、干蒸汽、双向蒸汽等。
液体：水、不满管水、洗油、贫油、轻油、焦油、重油、原油、腐蚀性液体、各种溶液、化工物料液、白腊等。
毕托巴流量计有如下特色：1、精度高：在3％～100％的量程范围准确度为0.2％。
2、节能：一次丈量元件毕托巴传感器是Φ20～Φ50不锈钢制成，截面积很小，在介质管道中几乎无压力丢失，使运转成本大大减小，与孔板等节省设备比较较有显着的节能作用。
3、装置简洁：只需在管道合适方位上打一适当的孔，把一次元件毕托巴刺进管道中心，即可方便地进行装置。
4、无需保护：一次丈量元件毕托巴自身无需保护，只需按计量用具定期检定需求对差压变送器进行零点和满度的查验以及二次表输入相应的电流进行查验。
5、丈量流量范围广气体流速在4m/s以上，液体流速在0.2m/s 以上的介质都能够准确丈量。
对低流速、小流量、大管径丈量作用尤佳。
6、介质管道横截面形状适用范围广毕托巴流量计对介质管道截面的几许形状无需求，圆形、椭圆形、长方形、方形、棱形、三角形、梯形等均适用。
7、可靠性高因毕托巴传感器的结构非常简略，结构设计合理，导压管内介质不流动，杂物不容易进入，所以能长时间保持丈量精度。
8、耐高温高压可耐介质最高温度650℃，喷涂Al2O3涂层可耐最高温度1300℃，耐介质最高压力32MPa。
9、不需求直管段清华大学几十年吹风试验积累了各种工况下弯管段到15倍管径之间批改系数数据库，只需用户供给直管段长度，即可。
淮安嘉可自动化仪表有限公司毕托巴流量计的工作原理及应用毕托巴流量计的前身是一种智能探针式流量计，属于一种皮托管原理的流量计，具有节能、可靠性高、安装简便、耐高温高压、测量范围广等优点，在液化气、天然气、煤气、空气、水、焦油、化工物业料等各种流体介质的流量测量中十分常见。
毕托巴流量计是一种差压式流量计，是根据国际标准ISO3966《封闭法管道中流体测量———采用皮托静压管的速度面积法》进行设计的，具体的应用过程中，利用皮托管原理提取流体流速，然后换算成流体的质量流量或者体积流量。
该流量计采用非收缩节流设计，实际的流速测量过程中，首先需要将传感器插入到气体管道的中心位置，将总压孔对准流体的流动方向，此时，总压与静压的差值为管道的差压，然后利用毕托巴流量计的风动标定曲线拟合出该测量点的标准差压，根据这一标准差压就能够计算出流体的流量。
流量计的传感器一般安装在与水平管道垂直的上方管道的中心线位置，取压口与传感器平行线成30°，取压口遇到杂质时，重力作用下，杂质会自行脱落，因此不用担心杂质会粘附在取压口上，堵塞流量计，影响流量计的测量精度。
传统的煤气测量一般选用的是差压式孔板流量计，虽然计量的精准度比较高，但由于焦炉煤气中含有较多的灰尘、水分、焦油等杂志，很容易附着在导压管管壁上，导致导压管被堵塞，影响计量的精准度。
毕托巴流量计则不会出现这一问题。
与传统的孔板等差流量计相比，淮安嘉可自动化仪表有限公司毕托巴流量计具有良好的节能性。
它的一次测量元件智能探针是由不锈钢制成的，截面积非常的小，因此在煤气管道中几乎没有压力损失，可以极大地减小流量计的运行成本。
与传统的差压流量计相比，毕托巴流量计具有防堵塞、耐磨、节能、适用性强、结构简单安装便捷、测量精度高、测量范围广等优点，现阶段应用十分的广泛。
随着科学技术的快速发展，未来还将产生许多新型的流量仪表，但无论是哪一种流量仪表，都有一定的适用条件，有一定的局限性，在实际的工业生产过程中，作业人员要能够介质的性质以及各自的测量环境，合理的选择适当的测量仪器，提高测量的精准度，降低测量过程中的能源损耗，尽量节省企业的生产成本，为企业创造更多的经济效益。
毕托巴流量计的工作原理及应用毕托巴流量计是一种常用的流量计，工作原理基于毕托巴定理。
毕托巴定理是由法国物理学家毕托巴在19世纪提出的，它描述了沿着管道流动的连续介质具有守恒性质。
在一个完全密闭的管道中，流过管道其中一截面的质量流率等于通过另一截面的质量流率，即质量守恒定律成立。
毕托巴流量计的工作原理是基于这个定律，通过测量流动介质的质量来计算流量。
该流量计由进口和出口截面相同的管道组成，进口和出口之间通过一个小孔连接，以便检测流动介质的质量变化。
当流体通过流量计时，流体沿着管道流动，通过小孔进入小截面，然后开始在测量管内流动。
在测量管内，流动介质产生了压强降落。
压强降落与流动介质的速度和密度有关，通过测量压强降落可以确定流动介质的质量变化。
传感器内有一个膜片，当流动介质通过测量管时，膜片会受到压强的作用，产生微小的位移。
通过检测膜片的位移并根据压力-位移关系，可以计算出流动介质的质量和流量。
毕托巴流量计的应用非常广泛。
它可以用于测量气体和液体的流量，具有准确度高、响应速度快、操作简便等特点。
在工业领域，毕托巴流量计常用于流程控制和监测、质量控制、能源管理等方面。
例如，在化工工艺中，可以使用毕托巴流量计来测量液体或气体的流量，从而控制反应过程的进料速度和产品质量。
此外，毕托巴流量计还广泛应用于石油、天然气和能源领域。
在石油和天然气开采过程中，毕托巴流量计可以用于测量油气的产量，实现对油气资源的有效管理。
在能源领域，毕托巴流量计可以用于测量燃气的消耗量，帮助能源公司进行能源资源的监测和控制。
总之，毕托巴流量计通过测量流动介质的质量变化来计算流量，具有准确度高、响应速度快等优点，广泛应用于工业和能源领域。
毕托巴流量计在湿煤气流量计量上的计算方法齐丽萍（辽宁毕托巴科技有限公司，铁岭，112616）一、概述由于天然气的广泛应用,民用煤气已在我国许多城镇淡出,但在工业(特别是冶金行业)中仍大量用煤气作燃料。
煤气在生产过程中必须先进行水洗,这就造成煤气中含有水蒸汽,水蒸汽的存在将对煤气流量的测量带来不容忽视的影响,这是长期以来在煤气流量计量中困扰用户的问题之一。
其实,湿度对流量测量的影响及解决办法在国标GB/T2624—81《流量测量节流装置》及GB/T18215—2000《城镇人工煤气主管道流量测量》[都有明确的描述,只不过在实践中对标准的理解存在偏差,以致造成在湿煤气计量中量值偏差大的问题。
为了搞清湿度对流量测量的影响,我们要先清楚几个概念:如何得到湿度湿度有绝对湿度和相对湿度之分,上述标准给出了有关相对湿度的计算公式,用相对湿度来计算简单明了,如何得到相对湿度之值呢?一般说来要用湿度计测量,在输送过程中,由于温度、压力的变化,湿度也在变化,在不同流量测量点湿度也不同,要安装许多湿度计显然是不现实的,我们可认为经水洗后的煤气其相对湿度为100%,根据测量点的温度、压力,用标准提供的湿度计算公式将水洗后的煤气湿度换算成测量点的煤气湿度。
煤气种类名称煤气成分（体积%）相对比重爆炸极限（体积%）H2CO CH4C4H10下限上限焦炉煤气56-606-920-300.36 4.2737.59炭化炉煤气56.017.018.00.43 4.9发生炉煤气9-1026-31 1.80.8915.9584.4水煤气52.034.4 1.20.54 6.2高炉煤气1-423-260.3 1.0330.8489.48转炉煤气3-5.664.5 1.0418.2283.22煤气密度的计算1、干煤气密度计算设工作绝压为P1(MPa)，工作温度为t1(℃)，则式中：ρ20i:煤气中i组份在标况下(20℃,0.101325MPa)密度ρ20：标况干煤气密度Nkg/m3ρg1：工况干煤气密度kg/m32、湿煤气密度式中：ρ1:工况干煤气密度kg/m3：工况湿煤气的相对湿度（%）P smax,ρsmax:工况水蒸汽的最大可能蒸汽压力，最大可能蒸汽密度P smax,ρsmax是这样确定的，当t1≤100（℃），且管道压力（绝）大于1个大气压时P smax 就等于饱和蒸汽压力，ρsmax 就等于饱和蒸汽密度。
毕托巴流量计在各行业计量中的应用辽宁毕托巴科技有限公司------李环宇关键词：毕托巴流量计准确度节能防堵蒸汽煤气瓦斯气能源计量是建设资源节约型社会的一项新课题，是国家实现节能规划和节能计量的基础，在企业能源管理中计量技术的进步是提高能源管理效果的前提，在能源计量管理方面，能源计量器具与能源计量管理必须跟上企业的发展速度随着企业规模的不断扩大，控制能源消耗降、低生产成本，已经得到了企业领导的高度重视。
能源计量检测数据是企业能源量化管理、实现成本核算的基础，其中蒸汽、煤气、瓦斯气等是能源的重要组成部分，准确计量能源的消耗是我们计量工作中着重要解决的问题。
一：石油化工行业蒸汽、瓦斯气计量存在的问题及原因分析案例1:中国石油化工股份有限公司天津分公司中国石油化工股份有限公司天津分公司行管区蒸汽管网，主要包括3个食堂、2个浴池、1个宾馆和1个泡塑厂，其中只有泡塑厂全天候有蒸汽用量。
行管区蒸汽计量总表是传统的差压式标准孔板流量计，其他分表是一体化涡街流量计。
当早、中、晚食堂和浴池用蒸汽时，总表常有超量程运行现象，即使将差压变送器量程调到最大，也无济于事，但其他时间由于蒸汽用量小，行管区蒸汽总表大部分时间在量程下限运行计量误差也较大。
分析小流量条件下总表计量不准的主要原因是由于差压变送器的引压管线较长，很容易引入几到十几毫米水柱的差压信号传递失真，这点传递失真的数值，对于高量程段来说，引起的误差可忽略不计，而对于低量程段来说，引起的误差非常大，因为流量很小的时候，节流装置送出的差压可能总共只有几十帕斯卡。
例如，满量程差压为100kPa的差压式流量计，在流量为3%FS时，节流装置送出的差压只有90Pa，相当于9毫米高水柱的压力。
经过多方调研，作者认为选用蒸汽一体化毕托巴流量计，可以彻底解决流量变化范围比较大的蒸汽计量问题，提高计量检测率。
另外还可以从强化计量数据管理方面下工夫，充分利用信息化技术，实时监控流量计运行状态，确保计量仪表运行稳定、计量数据真实可靠。
1：蒸汽一体化毕托巴流量计的结构组成及工作原理毕托巴流量计是一种新型的差压式流量计，由传感器、差压变送器和二次仪表组成。
毕托巴传感器的结构示意图如图1所示。
将毕托巴传感器插入管道中心，总压孔正对流体的来流方向，静压孔正对流体的去流方向，用差压变送器测量总压与静压之差。
图1毕托巴传感器结构示意图图图2一体化毕托巴蒸汽流量计的结构组成蒸汽一体化毕托巴流量计的结构组成如图2所示。
与其它差压式流量计相比，其突出特点在于其中的“一体化冷凝罐”，该冷凝罐有左、右两个相同的液封室，液封室的上端有带孔塞的注液孔；两个液封室上方同一高度的侧壁有左、右溢流孔分别与传感器的总压管和静压管相连通；两个液封室下方同一高度的侧壁有出口分别与差压变送器的正、负压室相连接。
该结构能有效的避免差压变送器的取压误差，为提高蒸汽测量准确度奠定了坚实的基础。
2：蒸汽一体化毕托巴流量计的应用效果毕托巴流量计具有测量范围广、准确度高、安装使用方便及维护量小等优点。
为此，我们利用天津分公司大检修的机会在行管区蒸汽总表1#后又加装了一台蒸汽一体化毕托巴流量计2#，同时强化了数据管理，充分利用信息化技术，开发了“计量数据诊断系统”，用计算机实现被测蒸汽流量、温度、压力、密度等历史数据的实时监控显示，现场计量人员可以方便快捷地对仪表的运行状态进行监控和故障处理，提高计量数据的可靠性。
经过近两个月的数据比对发现，当1#表超量程运行时，2#表的瞬时流量大于1#表2t/h左右，当1#表在量程下限运行时，其流量曲线上下波动比较厉害，而毕托巴流量计的流量曲线基本稳定，计量数据真实可靠。
2011年11月至2012年11月，毕托巴流量计运行一年，保证了低流速、小流量的蒸汽计量，并且准确度在1%以内，同时运行稳定可靠，安装方便，维护量小，现运行状态良好。
案例2：中国石油化工股份有限公司上海高桥分公司瓦斯的主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气以及微量的惰性气体。
瓦斯气在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m³。
因生产工艺等原因瓦斯气产生量变化的幅度较大，组分复杂，体现在计量中的流量量程比大，密度需要补偿或根据各装置工段的不同时间段进行气体采样确定密度值，同时还含有大量水蒸汽，流速低并含有易粘附的杂质等特点给瓦斯计量工作带来了很大的困难。
采用标准节流件计量瓦斯气时，因瓦斯气的密度小、管网压力低、含有杂质，同时受生产工艺的影响流量量程比大，在这样的工况下，因孔板、V锥、文丘里等节流装置的取压原理造成量程比小、取压孔易堵塞、维护很不方便等因素，很多情况下不适合计量瓦斯气这种介质。
选用用均速管类或插入式热式质量流量计计量瓦斯气时，起初安装后计量正常，但经过一段时间以后流量突然发生变化，而且随着时间推移，流量变化越来越偏离实际工况值，以至于无法计量。
那么主要原因是瓦斯气介质含有大量的水蒸汽和杂质造成均速管类取压孔腔体堵塞，热式质量流量计的温度传感器表面附着大量的杂质无法正常计量。
2009年4月在DN350的瓦斯气管道安装了一台毕托巴流量计，至2010年4月，毕托巴流量计运行一年，保证了低流速、小流量的计量，并且准确度在1%以内，同时运行稳定可靠，安装方便，维护量小，现运行状态良好。
毕托巴流量计的取压头采用防堵设计，开放式的取压孔结构，V 字型的斜面能够有效的防堵，流量计从管道上部垂直向下安装，流体流动时在总压孔前部形成高压区，撞击在取压孔上的粉尘受自身重力作用自然下落，阻止了颗粒进入；（当被测介质特脏污时还可采用反吹、疏通、自动清堵装置防止堵塞）。
如：可计量焦炉煤气、瓦斯气、污水、烟气、盐酸、化工物料液等。
中国石油化工股份有限公司广州分公司（介质：瓦斯气）毕托巴流量计编号：104200752用途：加氢一装置RV1155毕托巴流量计编号：104200753用途：选择性加氢装置RV1155毕托巴流量计编号：104200754用途：加氢二B装置RV3007毕托巴流量计编号：104200755用途：PP2装置HFG9007二：冶金行业煤气计量存在的问题及原因分析案例1：莱芜钢铁集团自动化部目前焦炉煤气、干熄焦循环气体是焦化厂炼焦产品的副产品，热值较高，发热效果好，是钢铁企业的主要二次能源。
焦化厂、热电厂、炼铁厂、烧结厂、各轧材线加热炉均大量使用焦炉煤气。
但其是属于脏气体，成分复杂，含有固体颗粒以及酸性、黏性介质等，因而其流量测量难度较大，焦炉煤气的准确计量一直是困扰莱钢的一大难题。
莱钢焦炉煤气测量大部分仍采用传统测量方式—差压式孔板流量计。
孔板流量计是一种经典的流量计量装置，具有国家标准作为数据支持，计量数据可靠性高。
但是净化后的焦炉煤气仍含有焦油、灰尘、萘、水等杂质。
焦油、灰尘等杂质黏稠容易附着于管壁及导压管，因此经常出现导压管路被堵的情况。
导压管路一旦被堵，计量的准确性将无从谈起。
仪表维护人员大量的精力需放在导压管路的疏通上，由此造成的维护量较大。
因此，焦炉煤气计量仪表的防堵问题是目前急需解决的一个难题。
自2008年4月，莱钢先后在烧结厂2＃竖炉焦炉煤气、3＃烧结机焦炉煤气的计量中试用了毕托巴流量计。
其中用于2＃竖炉焦炉煤气计量的毕托巴流量计已经运行了将近两个月，运行数据稳定，至今未出现仪表堵塞。
其性能特点如下：使用效果及总结充分考察了解毕托巴流量计后2008年4月，我公司利用检修机会在烧结2#竖炉焦炉煤气计量中装入了第一台毕托巴流量计，原孔板流量计经清洗后重新装入。
经过近两个月的数据比对，毕托巴流量计累积运行数据为801.4km³，孔板流量计累积运行数据780.1km³。
为毕托巴流量计运行数据仅比孔板流量计高2.7%，可见毕托巴流量计运行数据的准确度是可信的。
3#105焦炉煤气计量更换为毕托巴流量计后，运行数据稳定，单位产品消耗煤气量和原孔板数据基本一致。
使用毕托巴流量计后，不仅数据运行稳定，而且防堵功能出色至今未出现仪表堵塞情况，大大降低了仪表维护人员的维护工作量，毕托巴流量计压力损失小，长期运行会具有较好的节能效果。
案例2：河北敬业钢铁集团冶金企业是高耗能企业，真实可靠地获得能源加工转换和消耗数据是企业研究的课题，河北敬业集团从2008年开始对煤气流量测量设备的配备选型中，经过反复试验比对，最终选用了防堵节能计量精度高和便于安装的毕托巴流量计。
目前河北敬业集团共配备了毕托巴流量计77台，此项改进每月可节约高炉煤气2.7亿、发电0.6亿，测量数据在工序能耗考核中得到了广泛认可，取得了较好效果煤气精确计量的效益。
通过能源管理各工序能耗尤其是煤气消耗得到了有效控制，企业每月富余高炉煤气2.7亿，发电量0.6亿度，每月经济效益0.18亿元。
毕托巴流量计解决了河北敬业集团煤气计量的难题，高精度的计量数据是企业能源管理可靠的基础支撑，毕托巴流量计在河北敬业集团的煤气计量中发挥了重要作用。
因煤气介质的特性在强抓能源计量管理过程中，煤气是最难精确计量的。
以高炉煤气为例：从高炉出来时高炉煤气含有大量粉尘，约为15-80g/m³或更高，在使用前必须经过除尘处理经过除尘处理后的高炉煤气含尘量一般为5-10g/m³，但在实际生产中除尘效果不易控制。
2008年前河北敬业集团能源计量管理相对落后，所有高炉煤气计量都采用传统的孔板流量计，在经过几年的生产使用后，发现效果不太理想，表现在以下三个方面。
(1)孔板截流件压损大，尤其是在煤气加压站，孔板截流件会使加压风机输出功率增加浪费电能。
(2)孔板取压孔小。
孔径一般为左右，在测量含尘煤气时容易堵塞压孔，影响计量精度。
(3)孔板流量计安装时要截断管道，费时费力孔板密封垫在运行过程中也容易损坏并漏气，使计量可靠性降低.鉴于以上情况。
2008年首次选用了一个管径DN2400mm和一个DN300mm毕托巴流量计进行试用，分别用于测量高炉煤气和焦炉煤气经过半年的试用和孔板流量计相比得到表的数据表两种流量计的比较。
调研使用毕托巴流量计时积累的一些经验：(1)毕托巴流量计适合测量煤气和压缩空气流量，因为煤气和压缩空气是不洁净气体，只要气体流速＞1m/s，就能实现防堵高精度测量。
(2)毕托巴流量计安装非常简单，只需在管道上找准位置开好孔，把球阀焊接在管道上，基本上就安装好了，安装一台毕托巴流量计一般用时不超过2h。
(3)毕托巴流量计是免维护产品，即使是在冬季，其一体化的取压装置也不会因导压管路结冰而影响测量。
(4)毕托巴流量计探针采用不锈钢材质，抗磨损性能好，使用寿命长。
(5)毕托巴流量计与孔板流量计的耗能比为1.5:100三：在电力行业蒸汽计量存在的问题及原因分析案例1：国家经贸委节能信息传播中心发布节能案例研究61号。
