CN103364044A

CN103364044A - 一种煤气柜放散量全量程测量方法和装置

Info

Publication number: CN103364044A
Application number: CN2013102648705A
Authority: CN
Inventors: 王哲波; 刘永平
Original assignee: Ningbo Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Ningbo Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明涉及一种煤气柜放散量全量程测量方法和装置，方法包括：采集流量系数；采集阀门前后的压差；根据得到的流量系数、阀门前后的压差计算阀门的流体体积流量。装置包括煤气放散调节阀，煤气放散调节阀的阀后安装有阀后压力变送器；煤气放散调节阀还与流量系数计算器相连，流量系数计算器用于将煤气放散调节阀开度分为n个区间，通过阀门开度和流量系数的对应曲线图确定各区间的斜率，并根据得到的斜率和煤气放散调节阀开度计算流量系数；流量系数计算器和阀后压力变送器还与流量计算器相连；流量计算器根据得到的流量系数、阀门前后的压差计算阀门的流体体积流量。本发明解决了节流装置加变送器模式的量程比限制问题。

Description

一种煤气柜放散量全量程测量方法和装置

技术领域

本发明涉及煤气柜放散量测量技术领域，特别是涉及一种煤气柜放散量全量程测量方法和装置。

背景技术

传统的煤气柜放散量测量装置，基本采用节流装置的方式实现，其受节流装置量程比限制而无法实现全量程测量，且存在可靠性低、维护难、维护量大等缺点。传统节流装置测量煤气放散量无法实现全量程测量的原因在于节流装置的流出系数（C值）无法覆盖全量程，即节流装置出厂后，其给定的C值是取自稳态区的固定值（如图1中过渡区后各曲线中的平滑段定值），则从图1中即可估算出锐孔板在小流量测量时误差可达15%～20%左右。所以可知节流装置在其量程比范围外（一般为满量程流量的三分之一或四分之一以下，其测量误差较大，从而无法实现满量程准确测量）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤气柜放散量全量程测量方法和装置，能够实现煤气柜放散量全量程测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种煤气柜放散量全量程测量方法，包括以下步骤：

（1）利用阀门开度和流量系数的对应曲线，对该曲线以阀门开度为横坐标进行线性分割，分割成n个区间，并计算每段区间的斜率，得到流量系数；

（2）采集阀门的阀前压力和阀后压力，并计算阀门前后的压差；

（3）根据流量系数计算式C=Q·(ρ/△P)^1/2，得到Q=C·(△P/ρ)^1/2，其中，Q为阀门的流体体积流量，C为流量系数，ρ为流体密度，△P为阀门前后的压差，根据得到的流量系数、阀门前后的压差计算阀门的流体体积流量。

所述步骤（1）中斜率的计算方式为将每段区间中纵坐标的差值除以横坐标的差值。

所述步骤（2）中采用两个压力变送器采集阀门的阀前压力和阀后压力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种煤气柜放散量全量程测量装置，包括安装在煤气放散管上的煤气放散调节阀，所述煤气放散调节阀的阀后安装有用于实时采集阀后压力的阀后压力变送器；所述煤气放散调节阀还与流量系数计算器相连，所述流量系数计算器用于将所述煤气放散调节阀开度分为n个区间，通过阀门开度和流量系数的对应曲线图确定各区间的斜率，并根据得到的斜率和煤气放散调节阀开度计算流量系数；所述流量系数计算器和阀后压力变送器还与流量计算器相连；所述流量计算器用于计算阀门前后的压差，并根据Q=C·(△P/ρ)^1/2，以及得到的流量系数、阀门前后的压差计算阀门的流体体积流量，其中，Q为阀门的流体体积流量，C为流量系数，ρ为流体密度，△P为阀门前后的压差。

所述流量系数计算器通过将每段区间中纵坐标的差值除以横坐标的差值的方式计算各区间的斜率。

所述煤气放散调节阀的阀前还安装有用于实时采集阀前压力的阀前压力变送器，所述阀前压力变送器还与流量计算器相连。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本发明的测量范围覆盖全量程：本装置结合调节阀的固有流量特性和放散煤气的流体特性，对阀门开度从0%至100%下的对应流量进行全量程解读，解决了“节流装置加变送器”模式的量程比限制问题。

本发明可降低劳动强度并且提高安全性：本装置是在原有放散调节阀的基础上进行拓展，原则上消减了节流装置一次元件的安装、维护环节，从而消除了此环节带来的人力、资财投入和煤气中毒风险。

本发明可减少成本：消减了节流装置一次元件，则对于自动化覆盖率高的企业（流量计算器用程序功能块替代），其相应减少了节流装置一次元件的采购、维护成本。

本发明优化空间大且应用面广：针对调节阀流量方程所涉及的多个变量均能实现数据实测，则此装置具备应对后期工况、管路、工艺等变更的优化改进能力。本发明还适用于大多数煤气柜放散量测量用户。

附图说明

图1是流出系数与管道雷诺数的曲线图；

图2是本发明的结构方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明利用阀门流量系数的可确定性，对流量系数公式进行反推，通过在全量程范围内（即阀门从0%至100%开度的全过程）提取流量系数C、流体密度ρ（放散煤气的密度值为一固定值）和阀门前后差压（△P=P₁-P₂），而自动计算出通过阀门的流体体积流量Q，其具体步骤如下：

步骤1，流量系数c的采集：一般调节阀产品样本会提供一份阀门开度和流量系数的对应曲线，用户可很直观地确定不同阀门开度下的流量系数，但考虑到该曲线为一单调上升曲线，将之直接转化为线性关系存在一定的难度，所以需对该曲线以阀门开度为横坐标进行线性分割，分割成n个区间，并计算每段区间的斜率，得到流量系数。如阀门开度为10%时查得其对应c值为100，阀门开度为15%时对应c值为162，则阀门开度在10%～15%区间内，其c值变化斜率计为（162-100）/（15%-10%），从而阀门开度在10%～15%区间内的所有c值均可通过该斜率计算而得，不需要一一查图。

步骤2，阀门前后差压的采集：通过阀前压力变送器和阀后压力变送器这两个压力变送器或整合为一个差压变送器可实现阀门前后差压的实时采集。通常受益于煤气柜的稳压作用，阀前压力基本为一波动极小的定值，所以亦可单独使用阀后压力变送器实现阀门前后差压的实时采集。

步骤3，放散量的生成：根据流量系数计算式C=Q·(ρ/△P)^1/2，得到Q=C·(△P/ρ)^1/2，其中，Q为阀门的流体体积流量，C为流量系数，ρ为流体密度，△P为阀门前后的压差。步骤1和步骤2已实现了在任何阀门开度下（全量程范围），对应的流量系数C和阀门前后差压△P均能实时测得，而流体密度已知为一固定值，即根据流量系数、阀门前后的压差和流体密度即可计算阀门的流体体积流量。

本发明还涉及一种煤气柜放散量全量程测量装置，如图2所示，包括安装在煤气放散管上的煤气放散调节阀1，所述煤气放散调节阀1的阀后安装有用于实时采集阀后压力的阀后压力变送器3；所述煤气放散调节阀1还与流量系数计算器4相连，所述流量系数计算器4用于将所述煤气放散调节阀1开度分为n个区间，通过阀门开度和流量系数的对应曲线图确定各区间的斜率，并根据得到的斜率和煤气放散调节阀开度计算流量系数；所述流量系数计算器4和阀后压力变送器3还与流量计算器5相连；所述流量计算器5用于计算阀门前后的压差，并根据Q=C·(△P/ρ)^1/2，以及得到的流量系数、阀门前后的压差计算阀门的流体体积流量，其中，Q为阀门的流体体积流量，C为流量系数，ρ为流体密度，△P为阀门前后的压差。其中，流量系数计算器4和流量计算器5均可以采用程序功能模块来实现，也可以采用电子电路原理实现。

所述流量系数计算器通过将每段区间中纵坐标的差值除以横坐标的差值的方式计算各区间的斜率。如阀门开度为10%时查得其对应c值为100，阀门开度为15%时对应c值为162，则阀门开度在10%～15%区间内，其c值变化斜率计为（162-100）/（15%-10%），从而阀门开度在10%～15%区间内的所有c值均可通过该斜率计算而得。

虽然阀前压力基本为一波动极小的定值，但是为了能够使得测量结果更为精确，所述煤气放散调节阀1的阀前还安装有用于实时采集阀前压力的阀前压力变送器2，所述阀前压力变送器2还与流量计算器5相连，将测得的阀前压力传输到流量计算器5中用于计算。

不难发现，本发明的测量范围覆盖全量程：本装置结合调节阀的固有流量特性和放散煤气的流体特性，对阀门开度从0%至100%下的对应流量进行全量程解读，解决了“节流装置加变送器”模式的量程比限制问题。经过试验后，高炉煤气量的测量效果得到明显改善。

Claims

1.一种煤气柜放散量全量程测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤气柜放散量全量程测量方法，其特征在于，所述步骤（1）中斜率的计算方式为将每段区间中纵坐标的差值除以横坐标的差值。

3.根据权利要求1所述的煤气柜放散量全量程测量方法，其特征在于，所述步骤（2）中采用两个压力变送器采集阀门的阀前压力和阀后压力。

4.一种煤气柜放散量全量程测量装置，包括安装在煤气放散管上的煤气放散调节阀，其特征在于，所述煤气放散调节阀的阀后安装有用于实时采集阀后压力的阀后压力变送器；所述煤气放散调节阀还与流量系数计算器相连，所述流量系数计算器用于将所述煤气放散调节阀开度分为n个区间，通过阀门开度和流量系数的对应曲线图确定各区间的斜率，并根据得到的斜率和煤气放散调节阀开度计算流量系数；所述流量系数计算器和阀后压力变送器还与流量计算器相连；所述流量计算器用于计算阀门前后的压差，并根据Q=C·(△P/ρ)^1/2，以及得到的流量系数、阀门前后的压差计算阀门的流体体积流量，其中，Q为阀门的流体体积流量，C为流量系数，ρ为流体密度，△P为阀门前后的压差。

5.根据权利要求4所述的煤气柜放散量全量程测量装置，其特征在于，所述流量系数计算器通过将每段区间中纵坐标的差值除以横坐标的差值的方式计算各区间的斜率。

6.根据权利要求4所述的煤气柜放散量全量程测量装置，其特征在于，所述煤气放散调节阀的阀前还安装有用于实时采集阀前压力的阀前压力变送器，所述阀前压力变送器还与流量计算器相连。