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　　【摘要】为了提高复杂环境下可燃气体测量的准确性，降低企业运行成本，提出一种基于热交换的人气热量表的设计方法。首先分析了复杂环境下传统的燃气热量表在测量过程中存在的问题，然后阐述了复杂环境下燃气热量表的设计方法，最后进行了实际现场应用。使用结果表明，这种燃气热量表能够在复杂环境下对可燃气体进行准确测量，并能降低企业运行成本。

 

　　【关键词】复杂环境,燃气热量表,应用

 

　　一、引言

 

　　在冶金领域，燃气热量表需要经常在复杂环境下应用。在复杂环境下，管道中除了正常的可燃气体之外，还包含一些水蒸气、烟尘和一些固体颗粒物等。气体从冶炼炉进入到管道中时，由于环境温度远低于冶炼炉内的温度，因此可燃气体在通过管道的过程中会随着输送距离的增加而不断降低，最后几乎降到与周围环境的温度相同，气体中的水蒸气就会在管道壁上凝结成水珠，最后这些水珠就会夹杂着杂质汇聚在一起流向节流装置，这种现象在春季和冬季尤为明显。若不能及时对管道中的水分和杂质进行清理，这些水分和杂质就会腐蚀输气管道和节流装置，甚至使管道和节流装置发生结垢、堵塞，造成更严重的危害。因此，研究复杂环境下燃气热量表的现场应用，在冶金等领域具有重要的现实意义和应用价值。

 

　　二、复杂环境下可燃气体测量中存在的问题分析

 

　　在冶金领域中的复杂环境下，在使用燃气热量表进行可燃气体测量的过程中，主要存在着以下几个问题：

 

　　1、水蒸气和杂质的堵塞：冶金领域中可燃气体中的固体微粒杂质和水蒸气的含量较高，极易在管道壁和节流装置中结垢堆积，使热量表压孔发生堵塞而不能正常工作。燃气管道拆卸和装配非常麻烦，耗时耗力，管道停止使用后同时也会增加企业的运营成本。

 

　　2、稳定性低。可燃气体在管道中输送时，如果没有采取相应的保温技术手段，就造成管道内外之间的温度和压力不平衡，很容易使管道内可燃气体的密度发生变化。而传统的差压式测量表只能测量可燃气体密度固定不变时的体积流量，难以适应复杂环境下的测量要求。

 

　　3、可燃气体具有较强的腐蚀性。由于冶金领域中的可燃气体往往具有较强的腐蚀性，这种腐蚀性会使热量表的阀门因腐蚀而受损，受损后阀门就会关闭不严，这样一些可燃气体就容易从阀门中逸出，传统的热量表无法对这部分可燃气体进行测量，从而降低了整个系统中数据的平衡性。

 

　　三、复杂环境下燃气热量表的原理

 

　　复杂环境下的燃气流量表是基于热传递原理设计的测量可燃气体流量的仪表，其核心是通过流动中的可燃气体与热源之间的能量交换关系来对可燃气体的流量进行直接测量，燃气体流经发热物体时，发热物体的热量损耗与可燃气体流量之间存在的非线性关系。因此，在燃气热量表中，有两个标准的RTD传感器，一个用于热源的测量，另一个用于可燃气体温度的测量。当可燃气体在管道中输送时，热源和可燃气体温度之间的温度差与可燃气体的流量之间存在着非线性关系，燃气热量表能够将这种关系转换为以体积流量为标记的测量信号并将测量信号进行线性输出。

 

　　利用热传递原理设计的燃气热量表主要是基于两种思想，一种是基于恒温差的设计方法，另一种是基于恒功率的设计方法。这两种方法具有相同的数学模型，即：P/△T=A+B*QN，其中，P为发热物体的热量消耗的功率，△T为两个传感器之间的温差，Q为可燃气体的质量流量，N为恒定系数，A、B为与可燃气体热性能有关的系数。基于恒温差的设计方法是，当两个传感器测量的温差△T固定不变时，功率P与可燃气体流量Q之间存在着指数函数递增的关系;基于恒功率的设计方法是，当发热物体消耗的功率P固定不变时，两个传感器测量的温差△T与可燃气体流量Q之间存在着指数函数递减的关系。

 

　　四、燃气热量表在复杂环境下的应用

 

　　为了验证燃气流量表在复杂环境下应用的准确性，在大连化工焦煤化工厂中应用。焦煤管道是一个复杂的应用环境，管道中除了可燃气体之外，还有大量的水蒸气、炉灰、细微固体颗粒物等。大连化工焦煤化工厂的焦煤冶炼车间使用的焦煤量较少。原来采用的是差式热量表，这种热量表属于典型的大管径，小流量的测量方法，存在着很多弊端，如容易结垢堵塞阀门、具有较大的测量误差等。后来采用基于热传递设计的燃气热量表。

 

　　燃气热量表自2014年1月至今一直稳定的工作，与以前的热量表相比，具有更高的测量精度，同时不存在阀门结垢、堵塞的现象。同时，由于这种燃气热量表具有球阀拔插式的安装方法，可随时将传感器取出进行清理，或者随时进行更换，这就避免了因停产而造成经济损失，从而降低了企业的运营成本。

 

　　五、结束语

 

　　基于热交换的燃气热量表具有安装简单，运行稳定、测量精度高的特点，能够降低企业的运行成本，提高企业的能源管理水平，具有广阔的应用前景。

 

　　【参考文献】

 

　　[1]肖洋.超声波热量表发展应用状况分析[J].城市建筑，2014（8）：379-379.

 

　　[2]陈庆伟，郭金建.带有温差发电技术的超声波热量表的系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2015，15（09）：61-64.