在冶金工業生產中，進行流量測量時，被測介質含有雜質是很常見的，由于雜質流速低于主體流速而靠近管壁流動，若使用標準孔板測量其流量，當流體流過測量管時，雜質有可能粘附在流量管和孔板上，不但影響了流體通過孔板時的流速分布，在很大程度上影響了測量精度，而且堵塞處于滯留區的取壓孔，影響正常工作。
根據資料介紹，煤氣管道中的孔板表面上積垢每月約為0.5～0.62mm，主要雜質為萘及焦油。另外，由于企業生產周期長，工作又是連續的，生產一時停不下來，孔板的清掃工作常常無法進行，因此，被堵孔板的介質流量有時也只能憑以往經驗進行估計，長期以去，對生產、對計量管理工作均無益處。
本文介紹幾種含雜質流體的流量測量方案，供自動化儀表設計及維護人員參考。

2 各種測量方案的分析、應用
2.1 采用插入式文丘里管
插入式文丘里管系插入式節流元件，它基于伯努利方程、連續性原理及速度分布原理設計而成。當流體流經管道時，通過插入在管道軸線部位的文丘里管，其圓錐形收縮段和喉部圓管，使流束形成局部收縮，導致流速增大，在節流前后產生壓力差，經取壓管傳輸給差壓儀表，在圓管內的流體介質當其處于充分紊流的條件下具有良好的軸對稱流速分布時，根據速度分布原理和流場分布特性，由文丘里管測得的管道內中心流速推算出整個管道截面流量。
它適用于測量封閉管道中的單相穩定流體（氣體、煙塵）的體積流量，與別的差壓式流量計相比：直管段要求較低，壓力損失小，可靠性高，幾乎不用維護且適用范圍寬，便于安裝。
例如：邯鋼900m3高爐煤氣清洗系統的脫水器后高爐煤氣流量檢測（其工藝參數見表1），該被測介質既含水又含塵，對此，我在設計中選用了開封儀表廠生產的插入式文丘里管配上海自動化儀表一廠的1151DP-型差壓變送器，1996年7月投產至今使用良好，末出現過檢測元件被堵現象。武鋼三煉鋼廠及湘鋼煉鐵廠，在大口徑煤氣計量中也采用了插入式文丘里管，取得了令人滿意的使用效果?？梢?，插入式文丘里管特別適用于大口徑（DN≥1000mm）低壓（≤0.6MPa）輸送管含塵氣體的計量。
2.2 采用低壓損流量管
對于一些大管徑低壓力的管路需要測量其流量時，人們往往習慣于選用經典文丘里管，但它有2個不容忽視的缺點：
（1）經典文丘里管尺寸過于龐大，特別是大管徑時，管的軸向尺寸約為管內經的5倍，給運輸、安裝造成很大困難。在某些現場，由于管路較短，以至不可能采用經典文丘里管。
（2）經典文丘里管取壓口處測得的凈壓力差較小，經常不得不用微差壓變送器測量，該表價格高，穩定性和精確度都不好。
由于流量與差壓的平方根成正比，在流量偏小處，很微小的差壓處于不穩定和相對誤差大的狀態，以至使流量的測量誤差更大，在某些情況下甚至達到無法接受的程度。

表1 

     選用低壓損流量管，它與經典文丘里管相對具有以下優點：
（1）結構尺寸較為緊湊，管的軸向尺寸約為管內徑的2倍，運輸、安裝較為方便。
（2）相同流量下在取壓口處測得的凈壓力差較大，便于選用精確度和穩定性都較好的差壓變送器。
（3）凈壓力差相同時壓力損失較小，僅為壓力差的5%左右，而經典文丘里管為壓力損失差的11%左右，因而有明顯的節能效果，可以用于管道壓力較低的場合。
它適用的管道公稱通徑為150～3000mm，適用的流體介質為空氣、天然氣、煤氣等壓力損失較小的流量測量。
在邯鋼2000m3高爐工程設計中，煤氣清洗系統采用了2個低壓損流量管用于高爐煤氣流量檢測，其中一個主要工藝參數為：工作表壓力0.135MPa，管徑φ1420×8，允許壓力損失400Pa；另一個工作表壓力為0.01MPa，管徑為φ1620×10，允許壓力損失400Pa。在其集中制粉站項目設計中，由于工作表壓力為8kPa，而要求高爐煤氣壓力損失僅為50～100Pa，因而采用了低壓損流量管測量高爐煤氣流量。

2.3 采用偏心孔板或圓缺孔板（弦月孔板）
偏心孔板和圓缺孔板均屬于非標準節流件，目前進行現場流量測量所用的節流體在多是標準節流件。標準孔板由于孔板與管軸同心，對流動有相同的節流效果，這對測量均勻流體沒什么問題，但對濕蒸汽、發生爐煤氣、含水油類、含固體顆粒的氣體及夾帶空氣的液體等，經過節流件時產生分離，沉淀在上游側，從而改變了管道截面，影響了測量精度，嚴重的還會堵塞孔板，使得測量工作根本無法進行。
偏心孔板和圓缺孔板就是為了防止上述情況而設計研究的，許多研究和實驗均已表明偏心孔板和圓缺孔板用于水平管道時都有利于減輕和避免在孔板附近積聚雜質的特性，特別適用于測量濕蒸汽、發生爐煤氣、含水、油、固體顆粒的氣體等，偏心孔板適用的管道公稱通徑為100～1000mm，而圓缺孔板適用的管道公稱通徑為150～350mm。邯鋼焦化分廠已有用圓缺孔板檢測焦爐煤氣流量的工程實例。

2.4 采用渦街流量計
渦街流量計系利用流體繞流非流線形物體時產生卡門渦街這一流體振動現象制成的流量計。這種流量計給出只與流速成正比的脈沖頻率信號，而與流體的溫度、壓力、成分、粘度以及密度等均無關系，適用于氣體、蒸汽、液體，具有測量精度高、壓力損失小、量程范圍寬、通用性好的特點，但渦街流量計對流體流向穩定性有較高要求，且上下游應按要求加配置直管段。
例如：邯鋼第三軌鋼分廠加熱爐使用高爐煤氣，管道口徑為φ800mm，原先采用孔板流量計，高爐煤氣壓力一般為5kPa左右，經孔板壓力損失太大，有時會影響生產，后來決定采用插入式渦街流量計，經使用效果很好，再也沒有因壓力損失大而影響生產的現象。另外，高爐煤氣含雜質較多，儀表在使用一段時間后，其發生體上附有瓦斯灰，但插入式渦街流量計可在不斷流的情況下清洗，并且效果很好，使用方便。

2.5 采用熱式氣體質量流量計
不規則的流體分布降低了大多數流量測量系統的有效性，插入式熱氣體質量流量計的探頭有兩個傳感器，一個是速度傳感器，一個是用來自動補償氣體溫度變化的溫度傳感器。這兩個傳感器都是基準的鉑電阻溫度檢測器，具有無與倫比的穩定性和可重復性，其具有技術的電路將速度傳感器加熱到環境溫度以上一個恒定的溫差，然后測量氣流的冷卻效果，高水平電壓輸出提供了非常好的敏感性和可重復性，可用加熱的傳感器直接測量氣體質量速度V，因而總的質量流量速度M可用插入式質量流量計測得的氣體質量速度V乘以截面積A來得到，即M=V×A。
熱式氣體質量流量計具有一體化結構設計，由于其對顆粒浮著不敏感，因而可用于各種氣體，包括天然氣、煤氣及煙道氣質量流量監測，特別適用于大管徑低流速的特殊工況，無需溫壓補償。其特點是：性能可靠、結構牢固、壓損小、響應快、靈敏度高、量程比寬、無可動部件、安裝方便且無需調試。
自1997年開始，邯鋼28m2燒結機工程40 m2電除塵除塵器出口直徑為2000mm的管道上選用熱氣體質量流量計測量除塵器出口煙氣流量以來，邯鋼已有近十臺的應用實例，使用效果良好，免維護，具有佳性能價格比。

3 結束語
綜上所述，流量儀表在冶金工業中扮演著十分重要的角色，本文提供了幾個切實可行的測量含雜質流體介質的方案，各有其特點，在實際工作中，應具體問題具體分析，以選擇適合的測量方法。