摘 要：孔板流量計廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，其測量值是生產(chǎn)控制的重要依據(jù)。但是受某些因素影響，會出現(xiàn)嚴重的計量失真。通過對某型孔板流量計在某浮法玻璃池爐使用中的問題跟蹤，并結(jié)合流量計原理，對計量異常的特殊表現(xiàn)、原因以及解決方案進行了討論分析。

1、流量計的具體應(yīng)用：
  某浮法玻璃池爐，以天然氣為燃料，用空氣助燃。 根據(jù)天然氣與氧氣反應(yīng)的方程式 CH4+2O2＝CO2+2H2O，可以計算出天然氣完全燃燒時所需助燃空氣（含氧量按 20.947%計算）理論體積流量約為同狀態(tài)下天然氣的9.5倍，通常稱該數(shù)值為空燃比或風氣比。助燃空氣量不足，天然氣不完全燃燒，火焰氣氛為還原氣氛，火焰發(fā)渾、發(fā)飄，池爐能耗增加；助燃空氣過剩，火焰氣氛為氧化氣氛，火焰發(fā)亮、剛性好，但過多的煙氣也會帶走更多的熱量，能耗也會增加。該池爐共有 6 對小爐，由于使用芒硝碳粉作為熔制時的澄清劑，故各小爐要求氣氛各不相同，即各小爐的空燃比有差異。
  該池爐蓄熱室為全分隔式，每對小爐的助燃空氣量單獨計量，共有 6 個流量計，以對各小爐的助 燃 空 氣 量 分 別 進 行 測 量 。 助 燃 風 管 直 徑650mm，流量計選用的是某型平衡流量計，其孔板與普通孔板不同，如圖1。流量計壓差信號由差壓變送器轉(zhuǎn)換為 4～20m A 電信號傳至控制室，再由控制計算機經(jīng)過一系列運算得標準狀態(tài)下的體積流量。各小爐所需助燃空氣目標流量，以小爐天然氣流量為基礎(chǔ)，乘以相應(yīng)的空燃比，流量測量值作為控制系統(tǒng)的被控變量，而操縱變量是相應(yīng)的流量閥執(zhí)行器開度。一旦流量測量值出現(xiàn)偏差，控制系統(tǒng)就會據(jù)此進行調(diào)整。但如果測量值嚴重失真，就會造成助燃空氣流量出現(xiàn)異常，導致火焰狀態(tài)和氣氛的變化，進而影響池爐的溫度和玻璃的熔制質(zhì)量。

圖1 流量孔板示意圖

2、流量異常及相關(guān)變化：
  該池爐投產(chǎn)初期的一段時間內(nèi)，多個小爐助燃空氣執(zhí)行器開度相繼出現(xiàn)了較大變化，查看歷史曲線，發(fā)現(xiàn)首先是流量值較目標值出現(xiàn)較大偏差，然后執(zhí)行器開度在控制要求下調(diào)整至新的狀態(tài)，但是執(zhí)行器開度變化幅度明顯超出日常變化范圍。這種開度變化又分為兩種情況，一類是開度明顯變小，另一類是開度明顯變大，具體情況如下。

2.1、現(xiàn)象1：
  1#、2#小爐執(zhí)行器開度分別出現(xiàn)兩次較明顯的變化，其變化方向相同，都是開度大幅變小，如表 1。查看助燃空氣歷史曲線，執(zhí)行器開度變化前，流量值都有跳躍性升高，然后執(zhí)行器開度逐步減小，檢查執(zhí)行器工作狀態(tài)基本正常，其現(xiàn)場開度與計算機顯示值也基本一致。

表1 助燃空氣執(zhí)行器開度變化情況

表2 支煙道溫度變化情況（℃）
  由上述這兩項變化都推測出實際助燃空氣流量減少了，可初步判斷流量測量系統(tǒng)出現(xiàn)了異常。因此首先對差壓變送器進行了校準，但未發(fā)現(xiàn)明顯異常；然后對兩根取壓管進行了檢查和反吹，以防止其出現(xiàn)堵塞，也未發(fā)現(xiàn)明顯異常，流量顯示值都無明顯變化。而這些流量計都沒有設(shè)計旁通管路，無法將流量計拆下檢查和校準。

2.2、現(xiàn)象2：
  ***后一次是 5#小爐助燃空氣出現(xiàn)問題，但情況較 1#、2#有所不同，其流量持續(xù)低于目標值（11000 Nm3/h），盡 管 執(zhí) 行 器 開 度 逐 步 開 大 至100%，但空氣流量仍在逐步下降，較低降至 4400Nm3/h。

表3 5＃小爐助燃空氣異常時相關(guān)情況
  針對此情況，首先檢查了執(zhí)行器現(xiàn)場開度指示，也在 100%位置；然后對差壓變送器進行了校準，未發(fā)現(xiàn)明顯異常；接著又對兩取壓管進行反吹，也未發(fā)現(xiàn)明顯異?！，F(xiàn)場觀察火焰狀態(tài)，變短、變亮、剛性好，支煙道溫度有所降低。

3、問題排查及相關(guān)變化：
  由于 5#小爐助燃空氣流量與目標值相差太大，所以對其助燃風管路進行全面檢查。首先在執(zhí)行器旁管道上開孔檢查，執(zhí)行器葉片在全開位置，而且葉片無明顯松動。然后在流量計前方管道上開孔檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)孔板上部被一塊紙板遮擋，遮擋面積約為管道的 1/3，取出該紙板后，顯示流量突升至 20000 Nm3/h，將執(zhí)行器開度降到原數(shù)值后，助燃風流量也基本恢復至正常值。
  解決了5#小爐問題后，聯(lián)系到1#、2#小爐曾出現(xiàn)過的情況，遂對其余各助燃空氣流量計進行檢查，發(fā)現(xiàn)了類似問題：1#小爐助燃空氣流量計孔板處有 4 塊紙板，孔板大部被紙板遮擋；2#小爐助燃空氣流量計處有兩塊紙板，孔板約 1/2 被紙板遮擋。但是，將1#、2#助燃空氣流量計孔板前紙板取出后，它們的助燃風流量變化與5#情況不一致，如表 4。對比前期 1#、2#小爐的調(diào)整情況，逐步恢復了空燃比，即恢復助燃空氣流量目標值，火焰發(fā)亮、剛性變好，支煙道溫度也基本恢復。

表4 紙板取出后流量顯示變化（N/m3）

表5 紙板取出后前后狀況對比
  流量計前和風箱內(nèi)紙板全部取出后，各小爐助燃空氣流量恢復正常，天然氣燃燒狀況大幅改善，天然氣用量隨之下降，同時玻璃質(zhì)量也有一定改善，尤其是生產(chǎn)超白玻璃時的氣泡明顯減少，表5 為紙板取出前后各方面狀況對比。由于對助燃空氣系統(tǒng)管路進行了全面清理，之后各流量計沒再發(fā)生類似事故。

  由于流量數(shù)據(jù)失真，控制系統(tǒng)據(jù)此關(guān)小執(zhí)行器開度，這又會造成實際風量進一步降低。助燃風空氣降低后，天然氣因燃燒不完全而導致火焰發(fā)揮、發(fā)飄，因通過的空氣量減少，支煙道溫度升高。而紙板取出后，其變化情況與此正好相反。其中，1#流量計孔板被遮擋的面積較大，所以其情況表現(xiàn)更加明顯。
  對于 5#助燃空氣來說，紙板遮擋位置比較特殊，一方面部分遮擋了孔板通氣孔而導致實際空氣流量降低，并造成p后降低，另一方面因紙板停留位置靠上，正好將孔板前的取壓孔遮擋住，造成p前更大幅度降低，導致Δp＝p前－p后降低，系統(tǒng)計算出的流量值降低，控制系統(tǒng)據(jù)此開大執(zhí)行器，***終結(jié)果是助燃空氣實際流量略偏高，故支煙道溫度降低。紙板取出后，流量顯示值大幅升高。

4.3、計量異常對生產(chǎn)的影響分析：
  由于紙板分次進入管道而遮擋流量計，每次對火焰狀態(tài)、池爐溫度和玻璃熔制質(zhì)量的影響程度相對較小，有一個逐步累加的過程。而紙板的取出比較集中，天然氣燃燒狀態(tài)幾乎同時恢復，故對池爐溫度影響比較大，池爐的單位能耗明顯降低。