摘要：相對(duì)其它行業(yè)，流量計(jì)在水泥工業(yè)應(yīng)用較少，這是由于其生產(chǎn)工藝過程中主要介質(zhì)是物料流和氣流，在物料流中則以粉狀和顆粒為主，在主工藝流程中液體料流幾乎沒有，而氣流還帶有一定的粉塵，并且是在大管道內(nèi)通過，給流量測量帶來很大的難度。在某些工藝點(diǎn)如冷卻機(jī)各室的風(fēng)量，由于測定的是高壓空氣流量，管道的口徑也不大，一般用傳統(tǒng)的文丘里管，通過差壓可以測量，但由于測量精度低，流量值僅能作為參考，而且用它來調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，恒定風(fēng)量也較困難。目前一些5000t/d生產(chǎn)線已不測量高壓空氣的流量，而是通過測定高壓羅茨風(fēng)機(jī)輸出的電功率來估算流量，故流量測量過去在水泥行業(yè)幾乎是一個(gè)空白，自動(dòng)化技術(shù)人員往往只知溫度、壓力、物位等計(jì)量傳感器。

1 靶式流量計(jì)在水泥行業(yè)開始應(yīng)用

在化工、石化、鋼鐵、電力、供熱和水處理等行業(yè)各種液體和氣體流量計(jì)應(yīng)用十分普遍，它們根據(jù)測量機(jī)理冠以不同的修飾術(shù)語，如科里奧利、超聲波、電磁、渦街流量計(jì)等，比起傳統(tǒng)的容積式、文丘里管、機(jī)械孔板式流量計(jì)來，靶式流量計(jì)在精度、可靠性、重復(fù)性、可維護(hù)性方面有顯著的特點(diǎn)。在這些設(shè)備里，易磨損的活動(dòng)部件很少或根本沒有；流量計(jì)中大部分都是非侵入式元件，具有更小的壓降和更好的安全性；很多儀表配備有微處理器，能執(zhí)行自診斷和其它功能，從而能為用戶提供實(shí)時(shí)的反饋和歷史數(shù)據(jù)采集。

相對(duì)其它行業(yè)，流量計(jì)在水泥工業(yè)應(yīng)用較少，這是由于其生產(chǎn)工藝過程中主要介質(zhì)是物料流和氣流，在物料流中則以粉狀和顆粒為主，在主工藝流程中液體料流幾乎沒有，而氣流還帶有一定的粉塵，并且是在大管道內(nèi)通過，給流量測量帶來很大的難度。在某些工藝點(diǎn)如冷卻機(jī)各室的風(fēng)量，由于測定的是高壓空氣流量，管道的口徑也不大，一般用傳統(tǒng)的文丘里管，通過差壓可以測量，但由于測量精度低，流量值僅能作為參考，而且用它來調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，恒定風(fēng)量也較困難。目前一些5000t/d生產(chǎn)線已不測量高壓空氣的流量，而是通過測定高壓羅茨風(fēng)機(jī)輸出的電功率來估算流量，故流量測量過去在水泥行業(yè)幾乎是一個(gè)空白，自動(dòng)化技術(shù)人員往往只知溫度、壓力、物位等計(jì)量傳感器。隨著水泥生產(chǎn)規(guī)模增大、工藝過程不斷更新，流量測量和新型靶式流量計(jì)也開始在水泥行業(yè)應(yīng)用，表現(xiàn)在以下幾方面。

1.1 用于水泥工藝過程的物料測量

水泥工藝過程中原料、中間成品和*終產(chǎn)品全是固體，而且以顆粒狀和粉狀物料為主，這些物料的流量測量在水泥工廠是由電子皮帶秤和各種固體流量計(jì)來實(shí)現(xiàn)的，它們既是工藝設(shè)備又是自動(dòng)化設(shè)備，但不屬于流量儀表。近幾年來國外一些公司把新型流量儀表的測量機(jī)理如科里奧利、超聲波用于計(jì)量秤，用它來測量煤粉比起其它煤粉計(jì)量秤，有結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、計(jì)量和輸送一體化等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在我國水泥行業(yè)。

1.2 在輔助流程和低溫余熱發(fā)電中采用新型靶式流量計(jì)

在水泥工業(yè)的輔助流程主要用于提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和保護(hù)設(shè)備，如廢氣處理流程中增濕噴水是為了增加粉塵的比電阻，從而使電收塵器的效率得以提高。在新型干法水泥廠都設(shè)有噴水自動(dòng)調(diào)節(jié)回路，在水量控制中各廠設(shè)置了電磁流量計(jì)，有的還配置了捆綁式超聲流量計(jì)，起到了很好的監(jiān)控作用，也使噴水自動(dòng)調(diào)節(jié)回路能正常運(yùn)行。

在水泥行業(yè)利用廢氣的低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)已很普遍，在余熱發(fā)電系統(tǒng)采用了很多新型靶式流量計(jì)，如超聲波、渦街等。

1.3 大管道氣體流量的測量

早期引進(jìn)的一些干法水泥生產(chǎn)線，國外公司提出在窯尾出口處和廢氣處理的大管道中檢測氣體流量并相應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)閥門，曾選用過孔板式流量計(jì)、笛形均速管流量計(jì)等，但使用過程中難度太大，且由于流量測量并不影響水泥的生產(chǎn)，后一直沒有使用。隨著水泥工藝的不斷更新，大型立磨已得到普遍應(yīng)用，在立磨的工藝流程中，要求測定磨機(jī)進(jìn)出口風(fēng)量并保持循環(huán)風(fēng)量恒定，在測點(diǎn)一覽表中就有此要求。3000t/d級(jí)水泥生產(chǎn)線生料磨的出口風(fēng)管口徑一般在800mm左右，在流量測量規(guī)范中，管道口徑大于200mm就屬于大口徑流量測量，如用傳統(tǒng)的孔板式流量計(jì)，在運(yùn)行中，由于孔板的節(jié)流孔銳邊磨損、板面沾污，管道積聚凝結(jié)灰，在磨損后需要進(jìn)行更換；孔板流量計(jì)還有量程比小，精度低，不可恢復(fù)壓損大等缺點(diǎn)；對(duì)于大口徑的管道需要大的法蘭，其價(jià)格、安裝成本和維護(hù)也是一個(gè)值得關(guān)注的問題。另外氣體的流量測量受溫度、壓力的變化而變動(dòng)，對(duì)氣體的流量測量會(huì)造成嚴(yán)重的影響，主要表現(xiàn)對(duì)精確度和重復(fù)性方面；在水泥行業(yè)中被測過程氣體大多含有粉塵，測量傳感器中一般帶有小孔，粉塵會(huì)容易造成測量傳感器的堵塞，故在水泥行業(yè)大管道氣體流量測量難度大，有許多問題有待解決。

隨著新型靶式流量計(jì)在市場中出現(xiàn)，解決了大管道氣體流量測量的難題，它有著量程比大，精度高，不可恢復(fù)壓損小的特點(diǎn)，也通過各種措施防止氣體中的粉塵堵塞測量傳感器。

靶式流量計(jì)是在上世紀(jì)60年代末問世的，它是基于伯努利能量守恒原則和皮托管測速原理發(fā)展起來的。所謂皮托管測速實(shí)際是測量管道中圓管直徑上或矩形（菱形）管長與寬上幾點(diǎn)的流速通過能量守恒原則推算出流量的一種插入式流量儀表，此圓管或菱形管通常也稱檢測桿，我們常提到的“阿牛巴流量計(jì)”（Annubar）實(shí)際就是新型靶式流量計(jì)。因其結(jié)構(gòu)簡單，裝、拆方便，價(jià)格低廉及節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在大于口徑200mm 的管道上，而對(duì)于水泥行業(yè)特殊的氣體狀況，我們?nèi)缫x用新型靶式流量計(jì)必須考慮以下幾方面：

（1）提供正確的流量和管道數(shù)據(jù)

靶式流量計(jì)的機(jī)械尺寸是根據(jù)要安裝的管道尺寸量身定制的，其測量范圍是根據(jù)工藝提供的流量數(shù)據(jù)計(jì)算和標(biāo)定。如選用時(shí)，一定要正確提供給制造商流量數(shù)據(jù)和管道尺寸，管道尺寸包括外徑和壁厚。

（2）正確選擇檢測桿

靶式流量計(jì)其主要結(jié)構(gòu)是一根插入的檢測桿，它有各種形式，其截面形狀不一，有圓管或菱形管，近

來又推出了翼形、彈頭形、T形、Delta形。由于各種形狀的檢測桿對(duì)應(yīng)了不同的流體理論，水泥廠如確定采用均速管流量計(jì)，筆者建議只提供流量數(shù)據(jù)和管道尺寸，可由制造商根據(jù)測定的氣流特性來確定檢測桿的形式和檢測孔的數(shù)量和位置。

（3）要選用高精度的微差壓變送器

靶式流量計(jì)是根據(jù)皮托管測速原理，通過測總靜壓來推算流量，常用于大口徑氣體流量測量，它產(chǎn)生差壓一般都比較小，*小可能只有20～30Pa，為此要盡量避免使用引壓管，選用高精度的微差壓變送器，如3051等。*好的方案是采用均速管、三閥組、差壓變送器一體化的直接安裝方式，這樣不但可以減少使用引壓管而引起的泄漏，還可補(bǔ)償受溫度、壓力的變化而變動(dòng)的差壓信號(hào)失真等問題，如選用多參數(shù)變送器一體化的均速管流量計(jì)系列ProBar等。

（4）保證一定的直管段長度

靶式流量計(jì)前部管道必須確保有7-9D的直管道長度（此數(shù)據(jù)各資料不一，從3D到30D全有），才能使大管道內(nèi)氣體的流速盡量對(duì)稱分布于軸線，只有這樣，僅測幾點(diǎn)的流速才能推算流經(jīng)整個(gè)截面的流量，否則大管道內(nèi)氣體的流速分布將會(huì)很復(fù)雜，流量系數(shù)K的波動(dòng)將會(huì)很大，不能保證測量的準(zhǔn)確度。

但水泥的工藝設(shè)計(jì)又不可能保證有很長的直管道，這的確是一矛盾。筆者認(rèn)為如確定選用某種形式的均速管流量計(jì)，可和供貨商商量在保證系統(tǒng)的重復(fù)性前提下，盡量縮短直管道，有的報(bào)道稱，只要測管直徑和工藝管徑之比小于1/10，前部管道的直管道長度可降到3-4D。

（5）重復(fù)性和精確度

在水泥工廠的自動(dòng)化系統(tǒng)中，靶式流量計(jì)只是在某一工藝點(diǎn)提供信息源的檢測環(huán)節(jié)，它的輸出所反映的氣體流量信息，并不要求是某一確切值，而應(yīng)是正確無誤地反映流量的變化，如測定磨機(jī)進(jìn)出口風(fēng)量并不是測定風(fēng)量的確切值，主要看它在工藝過程中的變化，通過調(diào)節(jié)以保持風(fēng)量的恒定。這里要求均速管工作可靠，其輸出與流量存在的單值函數(shù)關(guān)系不隨意變化，即重復(fù)性較好就可以了。一般來講直管段達(dá)不到要求的情況下，重復(fù)性可做到0.5%，而誤差就可能超過6%。在自動(dòng)化系統(tǒng)中作為調(diào)節(jié)和監(jiān)控，采用結(jié)構(gòu)簡單的新型靶式流量計(jì)就有其優(yōu)勢(shì)。

（6）加裝必要的粉塵過濾裝置

目前均速管制造廠雖然宣稱測量傳感器的抗堵塞問題已能解決，但由于水泥工藝特殊情況，筆者還是建議加裝必要的附屬設(shè)備如粉塵過濾裝置等，以確保儀表正常工作，可和供貨商協(xié)商具體的做法。

 2 結(jié)論

（1）隨著水泥生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大、工藝過程不斷更新，流量測量和新型靶式流量計(jì)也開始在水泥行業(yè)應(yīng)用，而且發(fā)展的趨勢(shì)看好。 

（2）在水泥工廠的自動(dòng)化系統(tǒng)中如用作調(diào)節(jié)和監(jiān)控，則大管道氣體流量的測量，可選靶式流量計(jì)。

（3）由于水泥工藝中大管道氣休含粉塵，在選用時(shí)務(wù)必與差壓式均速管制造廠確定“量身定制”和直接安裝時(shí)每一細(xì)節(jié)，有些必要的附件一定要在定貨中確定。