CN1065957C - 半水煤气流量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的压力传感器P与气柜出气管B上的X₁-X₂之间的任意位置的取样嘴D连接。X₁为气柜出口位置，X₂是回路管C与气柜气管B在抽气装置M的进气侧的相交位置。压力传感器与测线路连接，测量线路的输出与信号测量装置连接，测量线路和信号测量装置与辅助电源连接。可不受半水煤气中水份和杂质的影响，精确测出用间歇法造气的合成氨厂的半水煤气流量。

Description

半水煤气流量检测装置

本发明与流量的测量有关，尤其与半水煤气流量的测量有关。

半水煤气流量是生产半水煤气的厂家(如合成氨厂)的一个重要检测指标。由于半水煤中含水份很多，在煤焦造气厂生产的半水煤气中还含很多煤焦油，硫化物等各种杂质，因此长期以来，没有一种有效的检测装置能可靠地测量半水煤气的流量。

本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便，检测可靠的半水煤气流量检测装置。本发明的另一个目的是提供一种简便、准确的检测半水煤气流量的方法。

本发明适用于有半水煤气缓冲柜的半水煤气流量测量。半水煤气在造气炉中产生后经管道A进入气柜V2。V1是气柜池。B为半水煤气出气管道。M为从气柜V2出发的第一处抽气动力装置(如罗茨风机)。C为抽气装置的回路管道，K为回路阀。在M的作用下，气柜V2中的半水煤气沿出气管道B经M后送经下工序。阀门K调节抽气量的大小。

如图1所，第一位置X1为气柜的出口位置，第二位置X2是回路管C与气柜出气管B在抽气装置M的进气侧的相交位置。本发明的压力传感器P与X1-X2之间的任意位置的取样咀D连接。压力传感器P与测量线路连接，测量线路的输出与信号测量装置连接，测量线路和信号测量装置与辅助电源连接。

本发明的压力传感器P可以是差压传感器，其高压咀通过管道接气柜V2的取样咀。取样咀E可设置在气柜V2的顶部，也可通过专设的取压管道G与气柜V2内部连通。差压传感器P的低压咀通过管道接取样咀D。

信号测量装置由为电流表N组成，直流电源接压力传感器P，测量线路输出的模拟电流信号输入电流表N。电流表N的量值按半水煤气流量重新标定。

本发明的N的输出端接取压电阻R，电阻R两端接模拟／数字转换器输入端，模拟／数字转换器输出端接计算机。

本发明的信号测量装置可以直接为计算机，测量线路输出的模拟电信号接模拟／数字转换器，模拟／数字转换器输出接计算机。

本发明的检测原理如下：

设气柜V2中半水煤气的表压力为P1。气柜V2中气体向出气管道B流动时，近似地在气柜中形成一流速管。该流速管端面处流速为零，表压力即为P1；又设管道B中取样咀D处的表压力为P2，流速为V；由于｜P1｜和｜P2｜的值都远小于大气压，且气体温度不变，故气柜V2中的气体密度与管道B中取样咀D处的气体密度相等，设为q，根据伯努利方程可得：

设管道B在取样咀D处的截面积为S，半水煤气的流量为Q，则

Q=VS=S√2／P·√P1-P2。

考虑各种因素造成的影响后，有：

Q=Kp·√P1-P2    ……(1)

其中Kp为流量系数，对于一个确定的使用环境，Kp是一个常数。

由此可见半水煤气流量Q由气柜和取样咀两处的差压唯一确定，其值可由公式(1)得出。

由于气柜V2近似于一个恒压系统，在精度要求不很高的场合，压力传感器只在取压咀D处取压，其值用P2代表。设已测得的气柜V2的恒定压力为P0，则公式(1)中的P1用P0替代，则得流公式：

Q=Kp√P0-P2    ……(2)

信号测量装置的功能是执行或显示由公式(1)或(2)或者公式(1)或(2)的近似表达式所规定的运算，信号测量装置可以是电流表、电压表、应变仪以及计算机等。使用计算机，则运算由硬件和软件相结合来实现。

本发明用压力传感器作为主要元件测量半水煤气的流量，由于取压系统基本上无气体流动，故不受半水煤气中水分和杂质的影响。外界振动也不可能干扰本发明，本发明能稳定准确地测出用间歇法造气的合成氨厂的半水煤气流量。本发明测出的流量信号可以远传、发信或集中控制。可与其它装置组成自动调节系统，可用于合成氨厂的自动控制系统。本发明结构简单，检测方便、准确、可靠。

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的另一种结构图。

图3是本发明的一种实施例图。

图4是本发明的另一种实施例图。

图5为实施例2的程序流程图。

图6为实施例1的程序流程图。

如下是本发明的实施例：

实施例1：

如图3所示，差压传感器P用SBCC-3300型差压变送器，由于气柜V2的压力一般在250mm水柱左右，故将差压主变送器的量程调为0-400mm水柱，对应输出电流为4～20mA。取压咀D的位置确定后，由现场最大负荷的差压值可求得流量系数Kp 。电流表N的量程为4-20mA。根据差压变送器的量程和Kp值，由公式(1)可将电流表N重新接流量值标定，从而得到一个流量表。电流表N，250U电阻R和24U辅助电源即构成信号测量装置。

图3中的方框A／D是一块市售的PC／AT计算机A／D卡。A／D卡可插入PC／AT机的I／O插槽内。差压变送器的输出电流在电阻R上产生1-5V的电压降，此电压送到A／D卡的输入端。

计算机的应用程序首先将流量系数Kp定义为浮点常数，其获取半水煤气流量的程序段流程如图6所示。

传感器输出的模拟信号启动A／D转换，计算机从A／D卡相应的I／O口读A／D转换数据。并将数据转换为浮点差压值得出双精度变量OP，从 $\mathrm{KP}\·\sqrt{\mathrm{OP}}$ 得出的双精度变量Q(流量)，然后计算机运行其它程序段

实施例2：

见图4，采SBYC-1300型压力变送器，只从取样嘴D处取压力。压力变送器输出端以后的硬件系统与实施例1中的差压变送器输出端以后的硬件系统相同。预先测出气柜压力P。取样嘴D的位置确定以后，由最大负荷时测得的D处的压力、根据公式(2)，即可求得流量系数Kp，此后类似于实施例1，也可将电流表N重新标定为一只流量表。

在应用程序中，先将流量系数Kp和气柜压力Po设定为浮点常数。应用程序按以下流程计算流量：

如图5所示，传感器输出的模拟信号启动A／D转换，计算机从A／D卡相应的I／O口读A／D转换数据，并将数据转换为浮点压力值，得出双精度变量P2，从 $\mathrm{Kp}\sqrt{P0-P2}$ 得出双精度变量Q(流量)，然后计算机运行其它程序段。

Claims (5)

1、半水煤气流量检测装置，其特征在于压力传感器(P)与气柜出气管(B)上的第一位置(X1)至第二位置(X2)之间的任意位置的取样咀(D)连接，第一位置(X1)为气柜出口位置，第二位置(X2)是回路管(C)与气柜出气管(B)在抽气装置(M)的进气侧的相交位置，压力传感器与信号测量装置连接，信号测量装置与辅助电源连接，气柜为恒压系统。

2、根据权利要求1所述的半水煤气流量检测装置，其特征在于压力传感器(P)为差压传感器，其高压咀通过管道接气柜(V2)的取压咀，其低压咀通过管道接取样咀(D)。

3、根据权利要求1或2所述的半水煤气流量检测装置，其特征在于信号测量装置为电流表(N)，所说的电流表(N)的量程按流量重新标定。

4、根据权利要求1或2所述的半水煤气流量检测装置，其特征在于信号测量装置为计算机，传感器输出的模拟电信号接模拟／数字转换器，模拟／数字转换器输出接计算机。

5、根据权利要求3所述的半水煤气流量检测装置，其特征在于(N)的输出端按取压电阻(R)，取压电阻(R)两端接模拟／数字转换器输入端，模拟／数字转换器输出接计算机。

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