从阿牛巴到AM气体流量计的技术发展及应用
时间：2024-07-18 阅读：29
摘要：
从阿牛巴流量计发展到现今的AM气体流量计的探头变化原理及优势，AM气体流量计在工业中的广泛应用，就此予以分析和阐述。
1前言
AM气体流量计的探头有效地解决了堵塞问题，流量计算机的出现更提高了测量精度与准确性，并在节能减排上作出了重大的贡献。
2概述
阿牛巴流量计(又称笛形均速管流量计)是根据皮托管测速原理发展起来的一种新型差压流量检测元件，它输出为差压信号，与测量差压的仪器仪表配套使用，可准确测量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽 ( 过热蒸汽和饱和蒸汽)的流量。在动力工业( 包括核工业 )、化学工业、石油和金属冶炼等工业中得到广泛应用。特别适用于各种方管或圆形管道的流体流量测量和要求直管段长度较短的大管径流体的大流量测量，在风量测量中运用更为广泛。
3阿牛巴的测量原理
阿牛巴流量计，它是一根沿直径插入管道中的中空金属杆，在迎向流体流动方向有成对的测压孔，一般说来是两对，但也有一对或多对的，其外形似笛。迎流面的多点测压孔测量的是总压，与全压管相连通，引出平均全压p1，背流面的中心处一般开有一只孔，与静压管相通，引出静压p2。均速管利用测量流体的全压与静压之差Δp测量流速。
4AM气流流量计的改进
早期的均速流量探头，在截面设计上忽视了临界流体的流动情况和空气动力学原理，所以，其应用范围受到很大的限制。其它截面类型探头的限制因素如下：
•取压孔易堵塞
•信号波动大
•精度不高
•受流体牵引力影响振动大
5AM气体流量计的系统组成及性
5.1 AM气流流量计传感器
AM气流流量计根据皮托－菲克亥尔摩Pitot－Fechheimer原理可准确侦测气流。
（1）原理根据皮托管测速原理，通过测流体总静压之差推算流速，测点位置及数量按相关规范组成矩阵，充分反映管道中流速分布。
（2）流速计截面采用圆管，当管径大于1m，空气流速大于2 m/s时，雷诺数已超过106，采用圆截面管道已不存在“阻力危机”问题，而且还易于制造和降低成本。
（3）总压孔总压孔加工了一个凹形槽，当气流偏斜±20％时，仍可准确测量差压。
（4）静压孔根据菲克亥尔摩方法，圆管在迎向流向 ±30％处压力分布，为理想静压孔的位置，因而流速系数等于1，可以避免压力分布带来的误差，但在相同流速下，输出差压将比均速管小50％。菲克亥尔摩气流侦测方式 (Fechheimer method)，用于侦测静压，它适合应用在发电等行业。一般电厂的管段直线直径小而且往往有偏摇或螺距现象。
两个对立的静压孔所感应到的是方向相反，但是压力平等的静压，因为两个孔是由共同的连接装置连接的，所以两个数能取得平均值。在偏摇或螺
距（波动）±30°的情况下，都能侦测出准确的静压。
准确的静压侦测能力加上的凹孔设计，使AM公司的气流仪器是市场上**能在高度偏摇或螺距（波动）在30度的环境内，照样可以保持高测试准确度的仪器。
任何装置装入含粉尘的空气内都可能会被堵塞。虽然AM公司的探头和其他厂家比，是比较不容易堵塞的，但是为了保证长期并有效使用，AM公司认为反吹或清除装置是必要，因为任何侦测孔都可能会进灰尘。而燃烧空气总是含有粉尘。
5.2 AM气体流量计直管段要求
在工程应用中，流量计的直管段长度是一个大问题，它不仅关系到成本，也关系到系统阻力，对节能也有影响。
5.3 AM三维热态标定仪器及测试方法
AM公司打破了风量无法热态标定的观念，它采用设计理念，的方法开发出一整套高精度，自动生成三维立体数据的标定仪器，不管风量热态都可以进行标定，例如，锅炉正常运行时也可以进行标定，不会影响生产过程正常运行。三维实流热态在线标定系统需要三维传感器及配套在线流量计算机。由于皮托管不像标准孔板一样属于标准节流装置，可以用标准数据冷态标定。按规定对非标准节流装置应进行热态实流标定，所谓实流标定就是用被测的气体介质来标定，所谓热态标定就是在线标定。随着近年科技的发展，对非标准节流装置的热态实流标定也受到重视，并研究了不少应用方法。
5.4 自动及吹扫装置
火电厂的进风、二次风都难免含有粉尘，通过测差压来推算流量的仪表难免堵塞，长期制约了这类仪表（如：均速管）在火电厂的应用。为解决粉尘的堵塞，不少厂家采用了吹扫装置取得了较好的效果，确保了流量计长期可靠的工作。该装置可根据现场的需要设定吹扫的间隔时间（每小时、数小时或一天吹扫一次），而每次吹扫持续的时间也可在30～120s范围内设定，吹扫时将自动关闭测量阀门，保证不影响测量数据，整个过程设定后均由计算机自动完成。
5.5 AM气体流量计的广泛应用及检验
AM的3维检测技术问世主要解决了三个方面的风量测量问题：
（1）在低于AM工况要求时，提供参考“3D 标准”技术用于调整K系数。
（2）在检测困难二关键位置时，提供“3D 标准”
技术确认在线系统的准确性。
（3）在新机组试运行和锅炉技改项目完工，调试单位进行过滤风量测试标定时。
大管道气体流量测量系统在国外已应用了十余年，据称在美国火电已占有90%以上的市场。我国采用该技术仅数年，如：广东汕头电厂 600 MW 机组；福建湄洲湾电厂2×396MW机组；辽源电厂2×300MW 机组；绥中电厂2×1000MW 机组。
5.6 AM准确气流检测增加能源效率
使用AM气流检测技术的操作员能够对实际气流量和检测流量放心。
（1）**测量流量可达到风量与燃煤的*佳比值，减少风机功耗，提高锅炉热效率；
（2）插入式多点流速计的压损仅为满管流量计的十几分之一，且安装、维修简便；
（3）风量大小处于*佳状态，使煤粉得以充分燃烧，减少CO的排放；
（4）维持燃烧火焰的*佳位置，避免火焰贴近炉壁，提高锅炉的寿命；
（5）实现低氮燃烧，避免采用过于昂贵的SCR脱硝工艺，降低成本；
（6）实现空气量随锅炉负荷进行调整，确保有效燃烧。
从阿牛巴流量计发展到现今的AM气体流量计的探头变化原理及优势，AM气体流量计在工业中的广泛应用，就此予以分析和阐述。
1前言
AM气体流量计的探头有效地解决了堵塞问题，流量计算机的出现更提高了测量精度与准确性，并在节能减排上作出了重大的贡献。
2概述
阿牛巴流量计(又称笛形均速管流量计)是根据皮托管测速原理发展起来的一种新型差压流量检测元件，它输出为差压信号，与测量差压的仪器仪表配套使用，可准确测量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽 ( 过热蒸汽和饱和蒸汽)的流量。在动力工业( 包括核工业 )、化学工业、石油和金属冶炼等工业中得到广泛应用。特别适用于各种方管或圆形管道的流体流量测量和要求直管段长度较短的大管径流体的大流量测量，在风量测量中运用更为广泛。
3阿牛巴的测量原理
阿牛巴流量计，它是一根沿直径插入管道中的中空金属杆，在迎向流体流动方向有成对的测压孔，一般说来是两对，但也有一对或多对的，其外形似笛。迎流面的多点测压孔测量的是总压，与全压管相连通，引出平均全压p1，背流面的中心处一般开有一只孔，与静压管相通，引出静压p2。均速管利用测量流体的全压与静压之差Δp测量流速。
4AM气流流量计的改进
早期的均速流量探头，在截面设计上忽视了临界流体的流动情况和空气动力学原理，所以，其应用范围受到很大的限制。其它截面类型探头的限制因素如下：
•取压孔易堵塞
•信号波动大
•精度不高
•受流体牵引力影响振动大
5AM气体流量计的系统组成及性
5.1 AM气流流量计传感器
AM气流流量计根据皮托－菲克亥尔摩Pitot－Fechheimer原理可准确侦测气流。
（1）原理根据皮托管测速原理，通过测流体总静压之差推算流速，测点位置及数量按相关规范组成矩阵，充分反映管道中流速分布。
（2）流速计截面采用圆管，当管径大于1m，空气流速大于2 m/s时，雷诺数已超过106，采用圆截面管道已不存在“阻力危机”问题，而且还易于制造和降低成本。
（3）总压孔总压孔加工了一个凹形槽，当气流偏斜±20％时，仍可准确测量差压。
（4）静压孔根据菲克亥尔摩方法，圆管在迎向流向 ±30％处压力分布，为理想静压孔的位置，因而流速系数等于1，可以避免压力分布带来的误差，但在相同流速下，输出差压将比均速管小50％。菲克亥尔摩气流侦测方式 (Fechheimer method)，用于侦测静压，它适合应用在发电等行业。一般电厂的管段直线直径小而且往往有偏摇或螺距现象。
两个对立的静压孔所感应到的是方向相反，但是压力平等的静压，因为两个孔是由共同的连接装置连接的，所以两个数能取得平均值。在偏摇或螺
距（波动）±30°的情况下，都能侦测出准确的静压。
准确的静压侦测能力加上的凹孔设计，使AM公司的气流仪器是市场上**能在高度偏摇或螺距（波动）在30度的环境内，照样可以保持高测试准确度的仪器。
任何装置装入含粉尘的空气内都可能会被堵塞。虽然AM公司的探头和其他厂家比，是比较不容易堵塞的，但是为了保证长期并有效使用，AM公司认为反吹或清除装置是必要，因为任何侦测孔都可能会进灰尘。而燃烧空气总是含有粉尘。
5.2 AM气体流量计直管段要求
在工程应用中，流量计的直管段长度是一个大问题，它不仅关系到成本，也关系到系统阻力，对节能也有影响。
5.3 AM三维热态标定仪器及测试方法
AM公司打破了风量无法热态标定的观念，它采用设计理念，的方法开发出一整套高精度，自动生成三维立体数据的标定仪器，不管风量热态都可以进行标定，例如，锅炉正常运行时也可以进行标定，不会影响生产过程正常运行。三维实流热态在线标定系统需要三维传感器及配套在线流量计算机。由于皮托管不像标准孔板一样属于标准节流装置，可以用标准数据冷态标定。按规定对非标准节流装置应进行热态实流标定，所谓实流标定就是用被测的气体介质来标定，所谓热态标定就是在线标定。随着近年科技的发展，对非标准节流装置的热态实流标定也受到重视，并研究了不少应用方法。
5.4 自动及吹扫装置
火电厂的进风、二次风都难免含有粉尘，通过测差压来推算流量的仪表难免堵塞，长期制约了这类仪表（如：均速管）在火电厂的应用。为解决粉尘的堵塞，不少厂家采用了吹扫装置取得了较好的效果，确保了流量计长期可靠的工作。该装置可根据现场的需要设定吹扫的间隔时间（每小时、数小时或一天吹扫一次），而每次吹扫持续的时间也可在30～120s范围内设定，吹扫时将自动关闭测量阀门，保证不影响测量数据，整个过程设定后均由计算机自动完成。
5.5 AM气体流量计的广泛应用及检验
AM的3维检测技术问世主要解决了三个方面的风量测量问题：
（1）在低于AM工况要求时，提供参考“3D 标准”技术用于调整K系数。
（2）在检测困难二关键位置时，提供“3D 标准”
技术确认在线系统的准确性。
（3）在新机组试运行和锅炉技改项目完工，调试单位进行过滤风量测试标定时。
大管道气体流量测量系统在国外已应用了十余年，据称在美国火电已占有90%以上的市场。我国采用该技术仅数年，如：广东汕头电厂 600 MW 机组；福建湄洲湾电厂2×396MW机组；辽源电厂2×300MW 机组；绥中电厂2×1000MW 机组。
5.6 AM准确气流检测增加能源效率
使用AM气流检测技术的操作员能够对实际气流量和检测流量放心。
（1）**测量流量可达到风量与燃煤的*佳比值，减少风机功耗，提高锅炉热效率；
（2）插入式多点流速计的压损仅为满管流量计的十几分之一，且安装、维修简便；
（3）风量大小处于*佳状态，使煤粉得以充分燃烧，减少CO的排放；
（4）维持燃烧火焰的*佳位置，避免火焰贴近炉壁，提高锅炉的寿命；
（5）实现低氮燃烧，避免采用过于昂贵的SCR脱硝工艺，降低成本；
（6）实现空气量随锅炉负荷进行调整，确保有效燃烧。