内文丘里管流量计在煤气计量中的应用
杨涛 庞世强
（大化集团有限责任公司 大连开发区索尼卡电子有限公司）
摘 要：本文介绍了新一代差压式内文丘里管流量计（专利产品）在焦炉煤气上的应用，收到了比较满意
的效果，是一种安全、可靠、计量准确的计量仪表。适用于各种脏污流体的工业测量场合。
关键词：差压式流量计 内文丘里管
1、引言
计量仪表是计量和节能工作中十分重要的工具。
计量管理工作是企业管理工作的基础，当前节约能源和节省资源已成为世界各国工业发展的重要课题。实践证明，一个效益较好、自动化水平较高的企业，必定有一套比较完善、准确的计量设施。加强经济核算，一切用数据说话，它不仅是确定物料平衡和能量平衡的基础，也是节能工作和经济核算工作的主要依据。
大化集团煤气二期工程投产后，向煤气公司供应煤气，原采用了涡街流量计，由于煤气公司用气量的大小取决于居民用气的高峰期和低峰期，用量随时改变，加之生产的波动，涡街流量计对流速要求较严格，必须保证6米/秒以上，低于6米/秒时仪表的准确度无法确定，或者不指示流量，给工厂造成不少的经济损失。针对以上情况，经过多方考证，我们采用了大连开发区索尼卡电子有限公司的新产品—NV2118内文丘里管流量计，对外供煤气进行改造，使用效果很好，计量准确无误，深受生产车间欢迎。
2、内文丘里管结构与测量原理
内文丘里管流量计属于差压式流量计，但它不同于孔板、喷嘴和传统文丘里管，它是由圆形测量管1和置于测量管内的特型芯体2所构成（参见图1和图2）。特型芯体是一个与测量管同轴的旋转体，旋转体的径向外表面由前段圆锥面6、中段圆柱面7、尾段圆锥面8三部分构成。特型芯体靠其支承轴9、10和测量管同轴的支承环3、4定位，用制动件压紧固定。支承环是由具有同轴的内环、外环和将内外环连成一体的3-4个支承肋构成。在测量管壁的特定位置上设有取压接头5，测量管两端是用于和现场工艺管道相连接的标准法兰。
内文丘里管与经典文丘里管等差压式流量仪表的测量原理完全相同，都是以能量守恒定律—伯努利方程
………….(1)
和流动连续性方程
…………………….(2)
为基础的流量测量方法。又因为对于内文丘里管有
………………………….(3)
………………………(4)
ΔP=P1-P2…………………………(5)
………………….(6)
由1）（2）（3）（4）（5）（6）推出：
…………………….(7)
……………………(8)
上式（7）、（8）中：Q--体积流量 M--质量流量 C--流出系数 β--节流比
ε--可膨胀系数 ΔP--差压 ρ--流体密度
3、内文丘里管计量性能机理剖析
内文丘里管性能机理，分析大致有以下几点：
（1） 圆锥收缩段具有奇特的流动调整功能。
流体在文丘里管腔内向前流动的过程中，随着过流截面的逐渐缩小，不但流速逐渐增大，
压力逐渐降低，而且使靠近管壁流动具有速度较低的流体同接近管轴流动具有较高的流体形成“混流”。这样就使得在流入腔内之前的非对称的速度分布得以“纠偏”，并使原来的速度分布梯度愈来愈小，从而在节流件喉部得到差压式仪表所需要的均匀速度分布。上述的流动调整作用，内文丘里管与经典文丘管相似，但其调整力度（均流效果），内文丘里管来得更大，效果更好。这是因为，流体流经经典文丘里管，收缩时形成流体自管壁向管轴推压，而流体流经内文丘里管，在收缩段形成自管轴向四周管壁推压，强迫分流。因此，无论是对速度分布梯度的拉平作用，还是对非轴对称流的“纠偏”作用，内文丘里管都要强于经典文丘里管。正是这种有效的流动调整功能，才使得内文丘里管的流出系数对雷诺数Re和直径比β的变化越发的“钝化”。
（2）由内文丘里管的结构形式可知，流体流经它的节流过程是渐变完成的，无骤然的收缩与扩散，且节流部位无孔板（入口处）、喷嘴（出口处）那样的锐边，过流通道畅通无阻，无孔板、喷嘴那种“积污、纳垢”之条件，所以它的流出系数稳定，压损小，抗介质污染能力强。
（3）内文丘里管靠内置芯体沿轴向几何廓形的变化与测量管内圆的结合来实现对流体的节流。芯体几何尺寸和公差可以严格地控制，是高测量精度的重要保障；可采用不同材质制造，是适应各种测量条件的主要原因。
（4）内文丘里管的几何廓形可以在设计时依据测量条件，有针对性地予以调整，其中能将所适用的雷诺数下限拓宽，通过调整芯体几何尺寸来实现。
（5）内文丘里管抗介质污染力强，在结构上采取了两项取压防堵措施：一是在取压口设置阻流件，使在取压口处形成局部相对高压区，减少流体中污染物质的驻入；二是对特别容易造成取压口堵塞的介质，采用外均压环和远传取压的结构形式。我厂焦炉煤气计量使用的内文丘里管就同时采用了两种防堵措施。
4、内文丘里管流量计在焦炉煤气中的应用 内文丘里管流量计在我厂煤气计量中配置差压变送器、压力变送器和温度传感器及流量积算仪。
各表参数如下：
（1）压力变送器：PMC133-1R1R2P2F1S 0～10Kpa 4～20mA
（2）温度一次表：Pt100电阻体 WZB-231 0～100℃
（3）差压变送器：西门子TMF-4433 0～1.91KPa
（4）内文丘里管流量计：NV2118(DN200) 0～4000m3/h
（5）流量显示表：SWP-LCD800系列
流量积算仪参数设定如下：
一级参数：P20=0.5217kg/m3（实际为ρ15值）
K=2060.85
CLK=132
二级参数：
b1=2 d2=2 PL=0
b2=1 d3=2 PH=10
b3=0 d4=0 CAL=0
b4=0 P61=1 CAH=1.91
b5=1 KK1=0 CAA=0
dE=1 P62=1 dT=7
b6=2 KK2=0 Dp=2
c1=2 P63=1 DCA2=2
c2=3 KK3=0 PV=18
c3=0 SL=1 SV=12
c4=1 SH=4000 AT=0
c5=3 PA=101.33 KE=0
c6=3 TL=0 SET=132
d1=6 TH=100
5、结束语
经过对内文丘里管流量计的使用，我们感到该表有以下特点：
（1）适用范围宽，稳定性好，安装、维修维护方便。
（2）动态测量精度高，计量数据准确、可靠。
（3）可在工况恶劣情况下正常运行（管内脏污物较多情况下）。
（4）清洗方便，清洗时可利用导压管用蒸汽吹扫。
根据以上特点和我们实际使用的体会，内文丘里管流量计是当前煤气计量表中比较理想的选择，它优于孔板和涡街流量计，宜于大范围的推广选用。