孔板流量计扩大量程的改造
发布时间：2017-09-01
流量测量，不管是以计量为目的，还是用来作为过程控制使用，几乎涉及到所有领域。流量测量的准确与否关系到产品质量、成本核算、能源及环保等方方面面的问题。至今，可供工业使用的流量仪表种类达数十种之多。而以孔板为节流元件的差压式流量计因具有结构简单，制造容易，安装、使用和维护方便，可靠性高，价格低廉，使用寿命较长等优点，仍是目前使用最广泛的流量仪表之一。我厂目前在用的孔板流量计有二十余套。
1改前状况
安钢第一炼钢厂有四套氧气流量测量系统，为1987年安装投运的仪表，分别测量转炉总管氧气流量、电炉总管氧气流量、1“电炉氧气流量和2“电炉氧气流量。每套系统组成为:标准孔板、1151电容式差压变送器、配电器、IRV记录仪(显示并记录瞬时量)、ISN比例积算器和UIC计数器(累积量)。
系统组成及信号传递关系见图1。随着我厂钢产量的不断增加，氧气用量也在不断增加，四套仪表的瞬时量指示(IRV记录仪)均超出了量程，已不能为炼钢操作提供可靠的数据，其累积量(UIC计数器)也无任何参考价值，无法为能源计量及成本核算提供技术保障。
为满足生产和计量管理的需要，我们对现场的管道、孔板及取压管、电缆线等经过认真的考察和确认，认为管道、孔板等状况良好，可以继续使用。通过对孔板数据的核实，只要能估计出实际氧气用量，在不需要投资的情况下，重新计算差压变送器的量程，即可通过调整差压变送器和相应二次仪表的量程来达到扩大系统测量范围的目的。
2改造依据
工业上习惯使用m3/h为体积流量的单位，d和D单位为mmΔP以mmH2O(单位Pa)来表示。
当孔板设计完成后，且被测流体的条件如流量特性、温度、压力等不变，则式中的α，ε，d和P均不变，所以流体的流量只与压差△P有关。
只要给出流量值q，经过计算即可得出压差△P的值，进而调整差压变送器的量程，从而达到扩大流量测量系统量程的目的。
3改造情况
(1)利用停炉检修时间，拆下各孔板认真检夜井重新测量孔板的开口直径(d)和管道内径(D)正确回装各孔板。
(2)改造分两步进行。第一步，利用转炉中修时间对转炉总管氧量测量系统进行改造转炉总氧量孔板原始数据如下:
节流装置形式:环室标准孔板
取压方式:角接取压
流体名称:氧气
刻度流量:0一6 000m3/h
管道内径:147mm
管道材质:20#钢
安装形式:水平
孔板开孔直径:75.52mm
工作压力:2.0MPa
工作温度:30℃
差压:16kPa(原计算值)
根据1#、2#转炉氧气用量并考虑连铸等其它地方用氧量进行估算，预计9的最大值为12 OOOm3/ho使用专用软件“流量测量节流装置设计计算及管理软件(LG一94一O1WIN版)”进行计算结果如下:
q20=12 000 m3/h
h20=42.78 kPa
调整差压变送器的量程为42.78 kPa, IRV记录仪的刻度牌改为12 000 m3/h, UIC计数器的计算倍率也作相应调整。
改造后，转炉总氧量在两座转炉同时生产时最大瞬时量为10 000 m3/h。累积量连续三个月和计控部二级计量转帐数进行比对，均能达到计控部要求的误差在1%以内的要求，达到了预期的效果。
(3)第二步，在转炉总氧量测量系统改造成功之后，先后对电炉的另外三套氧气测量系统(电炉总氧量及1#、2#电炉氧量)进行改造。改造前后数据见表1。根据计算结果，对这三套仪表的量程也分别进行了调整，均达到了满足生产和计量管理的要求。
(4)改造中应注意的问题
①应正确估计实际流量最大值。若估计不准确，改后还超量程，则必须重新计算，重新调整。若确实难以确定实际流量，可事先多计算几组数据，用便携式数字压力校验仪现场调整差压变送器的量程，能节约大量时间。若变送器为智能型，则用编程器(手操器)调整量程更为方便。
②调整差压变送器的量程前必须确认其压力上限(看铭牌或查阅有关资料)。虽然目前差压变送器的量程比可达6:1,智能型可达10:1甚至更高，但调整时绝对不能超过其压力上限，以免损坏变送器，必要时更换大量程变送器，但不能超过40kPa。
4使用效果
(1)改造后的四套氧气流量测量系统均能达到原系统的测量精度;累积量与集团公司计控部二级计量的转帐数比对，能达到不超过1%的误差的要求。
(2)改造后的四套氧气流量仪表满足了生产车间对氧气流量进行控制所提出的要求。
(3)在成本管理方面成效尤为显著。因为有了准确的计量数据，加强了对生产车间用氧量的考核，使吨钢氧耗大幅度降低，并在优化各项生产指标、提高产品产量和质量方面起到了积极的作用。2002年和2001相比我厂吨钢氧耗有大幅度降低，产生了显著的经济效益。具体数据见表3。表3中经济效益(单位:万元)计算公式为:经济效益(元)二钢坯人库量(t) x吨钢氧耗降低量(m3/t) x氧气单价(元/m3 )。即仅此一项年创效益81.34万元。
5结束语
通过对这四套孔板流量计的扩大量程的改造，我们认为:对于老企业，随着产量的不断增加，类似的仪表超出原设计量程的现象也应该是较普遍的。如果我们抛开原系统重新上新型仪表，不仅要增加成本，而且施工周期长，势必要影响生产。我厂原来也有过改造为涡街流量计的设想，后来一方面考虑资金问题，另一方面考虑在氧气管道上焊法兰存在一定的安全问题，还可能因此而影响其它单位生产(因要全面停氧气并吹扫)，最终选择了该改造方案。这种利用原有设备在不投资的情况下，只经过简单的计算和并不复杂的仪表调校工作即可完成的作法，有一定的推广价值。
摘自：中国计量测控网
