朴春猛
江苏沙钢集团有限公司计量控制室215625
［摘 要］沙钢压缩空气计量产耗平衡率低，现有计量器具功能不全，积水多，计量数据失真，影响生产安全。利用质量流量计计量沙钢压缩空气，确保沙钢成本核算、指标工作顺利开展，确保安全生产。
［关键词］质量流量计；压缩空气
1、前言
江苏沙钢压缩空气产耗计量数据平衡率仅有40%左右，计量数据严重失真。计量数据的不准确，使得成本核算、指标考核工作也无法正常开展，存在大量的浪费。因为这种浪费行为，使得沙钢压缩空气管网压力经常过低，甚至对安全生产造成潜在的负面影响。为消除此类安全隐患，必须对沙钢压缩空气计量器具进行改造。
2、压缩空气计量现状
沙钢压缩空气计量多数配备孔板类和巴类等差压型流量计，主要存在以下问题：
1)大管径、小流速的设计缺陷，流量计不能工作在有效测量段；
2)压缩空气含水较多，差压型流量计导压管积水严重，导致计量结果失真；
3)部分流量计功能不全，温度压力补偿功能不全，参数偏离设计值及波动频繁导
致计量结果失真；
4)部分使用部门压缩空气计量不完全，有漏计量点。
5)部分使用部门连续生产无法停气对流量计维护或安装；
3、改进措施
根据沙钢压缩空气现状，要解决压缩空气计量不准确问题需要解决以下几个问题：
1)解决压缩空气中水份聚集在导压管中后影响计量精度问题；
2)需更换的流量计必须适合低流速测量，且量程比较宽；
3)需更换的流量计必须适合在高湿度环境中运行，且能保证计量精度
4)需更换的流量计必须能够在线安装，且施工量小；
根据压缩空气计量过程中存在的问题，并结合以上4个需要关注的方面，以实验的手段验证热式质量流量计计量压缩空气的可行性，且该类型流量计在钢铁冶金行业中应用较广。
4、以实验手段验证热式质量流量计量压缩空气的可行性
4.1 热式质量流量计的工作原理
热式气体质量流量计所采用工作原理是热扩散原理，通过两个检测元件，分别是速度传感器和温度传感器，当气流经过检测元件时，通过温度差计算所测介质流量。
表示如下：一个温度传感器用于感应测量介质中气体的实时温度，另一个速度传感器通过自身加热到环境温度以上的一个恒定的温差。测量介质流经速度传感器时，实现气体质量流量通过计量传感元件的热传递量。理论上说测量介质气体运行速度越快，测量传感器输送给介质的热量就越多，因此测量介质流量需要供给更多的功率，而测量装安琪 的功率与质量流量成一定的对应关系。对应关系如公式（1）所示：
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4.2 热式质量流量计特点：
1)量程比宽，达到100:1。较孔板的3:1、其他差压式流量计的10:1量程都有大的提高。
2)量程比宽，对大管径、小流速流量反应比较灵敏；
3)可以实现在线安装，且施工量很小；
4)流量计可以直接测量质量流量，然后再根据压缩空气的标况密度转换成标况体积流量，
结果更精准；
5)无导压管，不涉及导压管积水事宜；
6)同管径或相差较不大管径的流量计可以通用，减少备件种类；
7)对气体成份变换反应较为敏感，不适合气体组分变化较大的场所应用，但压缩空气的成
份较为稳定。
4.3 测试过程
针对上述问题，同时考虑压缩空气中的水份作为压缩空气中的组成成份之一，会由于大气湿度的变化而波动，属于压缩空气中的变化成份，可能会对测量结果造成影响，通过实验的方法验证热式质量流量计准确度能否满足沙钢压缩空气计量要求。邀请热式质量流量计厂家在沙钢测试管道上进行实验，测试过程如下：
4.3.1 测试方法
邀请测试厂家在沙钢测试管道上进行实验，安装调试完毕与安装在同一根管道上的经市计量所检定合格的涡轮流量计示数进行比较，跟踪累积量3次，时长10分钟，最终误差取3次误差的平均值。经第三方鉴定机构检定，涡轮流量计检定精度为0.08%，标称精度1.5%，满足计量要求。
4.3.2 测试经过
选定沙钢水处理DN100压缩空气管道，事先在管道安装气体智能涡轮流量计，选定口碑较好的斯亚乐、希尔思进口品牌热式质量流量计测试。
4.3.3 测试结果
现场测试结果如图1、图2所示：
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通过图2数据表明，热式质量流量计与涡轮流量计累积量数据误差在测试要求误差范围之内，满足测试要求。
4.3.4 小流量和量程比测试测试
为验证小流速时流量计的准确度，组织小流量测试。由于涡轮流量计对小流量的反应非常灵敏，且准确度较高，用其作为标准表非常合适（某些市级计量测试所的流量检定装置即采用该类型表作为标准器检定工作计量器具）。
4.3.4.1 小流量测试过程
关闭最下游的总阀门，确定热式质量流量计和涡轮流量计的瞬时流量均为零；逐渐打开管道上的DN32小球阀，sierra表显示瞬时流量9Nm3/h时智能涡轮流量为零；再逐步增大小球阀开度，随着泄漏量增大，sierra流量计达到了49Nm3/h，此时涡轮读数50Nm3/h。此时气体压力为0.5MPa，热式质量流量计的启动初始流量为标况9Nm3/h，初始工况流量为1.5m3/h；涡轮流量计启动初始流量为标况50Nm3/h，初始工况流量为8.3m3/h。对DN100的管道而言，热式质量流量计的启动流量足以满足小流量测量，实验结果显示热式质量流量计满足小流速测量需求。
4.3.4.2 量程比测试过程
对于我公司压缩空气计量而言，大部分不能正常工作的流量计是因为管道过大、流速过低，但异常情况时又需要大流量压缩空气，因此对流量计的量程比要求比较宽。为验证热式质量流量计量程是否能够达到标称的100:1，且保证精度进行了如下实验：
小流量测量是对启动流量进行测试，认为最小测量流量为9Nm3/h，以此为基点。sierra热式质量流量计的标称量程为1000Nm3/h，通过逐步的增大阀门开度，其显示最大流量为1250Nm3/h，此时涡轮流量计显示值为1251Nm3/h，计量结果准确。按照上述数据计算热式质量流量计量程比为1250：9≈139：1，已经超过了100：1。球阀关闭后sierra流量计和涡轮流量计均归零。
上述测试过程均以sierra流量计为例，希尔思流量计也进行了类似过程，结论基本相同，仅量程比稍微小一些，但也超过100:1。
5、结论
通过以上各种测试、比对表明：热式质量流量计用于压缩空气计量是可行的，量程比高达100:1，精度满足计量要求，且可以在线安装，安装施工量较小，可以重复安装。试验后热式质量流量计在沙钢得到普遍应用，实现计量数据不落地，为沙钢成本核算、指标提供准确数据，为公司压缩空气用量调控提供保障。
朴春猛，男，江苏淮安，科长助理，国家工程师，在职研究生，江苏沙钢集团有限公司，215625