蒸汽流量測量不準(zhǔn)因素以及如何解決

發(fā)布：2018-12-18 | 點(diǎn)擊：人次

摘要：蒸汽流量測量不準(zhǔn)因素以及如何解決資訊由優(yōu)秀的流量計(jì)、流量儀生產(chǎn)報(bào)價(jià)廠家為您提供。摘要：針對影響蒸汽流量正確測量的各種常見因素進(jìn)行分析,闡述了蒸汽流量計(jì)應(yīng)具備的主要性能,介紹了彈簧負(fù)載變截面式流量計(jì)的原理和特點(diǎn)及蒸汽流量計(jì)系統(tǒng)安裝的注意要點(diǎn)。 1前。更多的流量計(jì)廠家選型號價(jià)格報(bào)價(jià)歡迎您來電咨詢，下面是蒸汽流量測量不準(zhǔn)因素以及如何解決文章詳情。

摘要：針對影響蒸汽流量正確測量的各種常見因素進(jìn)行分析,闡述了蒸汽流量計(jì)應(yīng)具備的主要性能,介紹了彈簧負(fù)載變截面式流量計(jì)的原理和特點(diǎn)及蒸汽流量計(jì)系統(tǒng)安裝的注意要點(diǎn)。

1前言

自工業(yè)革命以來,蒸汽由于具有容易產(chǎn)生、輸送、控制、熱容量高以及無毒、無味等特點(diǎn),常作為工作流體或載熱介質(zhì)被廣泛應(yīng)用。

蒸汽流量的計(jì)量一直是蒸汽應(yīng)用的重要內(nèi)容之一。使用蒸汽流量計(jì)的主要目的包括:改進(jìn)工廠的效率,確定用汽高峰時(shí)間和設(shè)備,合理使用蒸汽的制造方法,避免鍋爐的超負(fù)荷運(yùn)行;監(jiān)視能源的使用效率;改進(jìn)工藝制程的控制;計(jì)量蒸汽用量,進(jìn)行內(nèi)部或外部的計(jì)費(fèi)。

但由于蒸汽的計(jì)量不同于其它流體如水、空氣等介質(zhì),在實(shí)際測量中影響其精確測量的因素較多,同時(shí)在國內(nèi)關(guān)于蒸汽測量方面也存在不少誤區(qū)。針對影響蒸汽流量正確測量的一些因素提出了解決方法,闡述了流量計(jì)應(yīng)具備的主要性能以及在實(shí)際的安裝使用中需要注意的事項(xiàng)。

2影響正確測量蒸汽流量的因素

能否正確測量蒸汽的流量除了流量計(jì)本身的計(jì)量性能以外,還受到很多因素的影響,下面將討論其中幾個:

2.1蒸汽流量的變化

為了確保得到的流量信息能夠正確表示在整個制程工況或需求范圍內(nèi)的蒸汽流量,流量計(jì)必須能夠測量從極端的低負(fù)荷至zui大負(fù)荷的整個范圍。而實(shí)際的蒸汽負(fù)荷可能無法知道或變化很大,因此流量計(jì)在可能的流動工況下具有盡可能大的量程比。但涉及量程比時(shí)我們必須小心,因?yàn)榱砍瘫仁蔷佑诂F(xiàn)實(shí)的流動速度上,例如對于蒸汽系統(tǒng)一般的zui大允許速度為35m/s,更高的流動速度會引起系統(tǒng)的沖蝕和噪音。而不同的流量計(jì)允許的zui低流速是不同的,例如一般渦尖流量計(jì)所能測量的zui低蒸汽流速為2.8m/s,而GilfloILVA流量計(jì)的zui低允許流速為0.6m/s。因此對于流量變化比較大的系統(tǒng),很容易造成在低流量（低流速）時(shí)有些流量計(jì)無法正確計(jì)量或不能計(jì)量的事實(shí)。

2.2蒸汽壓力和溫度變化所引的密度變化

在理想情況下,蒸汽的壓力能保持絕對的恒定。然而,在現(xiàn)實(shí)世界中,蒸汽系統(tǒng)負(fù)荷的變化、系統(tǒng)的壓力降和制程參數(shù)的變化都會引起壓力的變化,有時(shí)這種變化是很大的。在過熱蒸汽系統(tǒng)中,即使在壓力不變時(shí)過熱度的變化也會引起蒸汽密度的變化。

為了正確計(jì)量蒸汽的質(zhì)量流量,必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化。對于蒸汽流量計(jì)必須具有內(nèi)置的管線壓力和溫度補(bǔ)償功能,即蒸汽密度補(bǔ)償。

然而目前用來測量蒸汽質(zhì)量流量的大多數(shù)流量計(jì)系統(tǒng)沒有自動的壓力和溫度補(bǔ)償,指定操作在某一壓力下。如果管道壓力（對過熱蒸汽包括溫度）能真正固定,則很好,但是,即使是相對很小的壓力變化也會影響測量精度。不同類型的流量計(jì)影響的方式不同:

a.速度式流量計(jì)

例如渦尖流量計(jì):渦尖流量計(jì)的信號輸出只和流速有關(guān),而和介質(zhì)的密度、壓力、溫度無關(guān)。即對于給定的流動速度3barg和17barg的蒸汽,對同一個渦尖流量計(jì)其輸出信號是相同的。因此,對于一個渦尖蒸汽流量計(jì)指定在某壓力下工作,而實(shí)際運(yùn)行于不同的壓力,則誤差可用以下方法簡單計(jì)算:

b.差壓式流量計(jì)

如孔板流量計(jì):孔板和差壓變送器輸出的是差壓信號。其質(zhì)量流量與流量計(jì)的幾何外型、差壓平方根和密度平方根有關(guān)。因此,對于一個給定的流量計(jì),在一定的差壓下,壓力變化引起的誤差如下:

2.3蒸汽干度對于飽和蒸汽的影響

目前,用于測量蒸汽流量的流量計(jì)大部分為體積流量計(jì),首先測得體積流量,然后通過蒸汽的密度（固定密度或根據(jù)溫度、壓力補(bǔ)償）計(jì)算質(zhì)量流量,也就是假定蒸汽為完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,這幾乎適用于所有的情況,特別是目前國內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)普遍較差,蒸汽輸送管道沒有有效的凝結(jié)水排放。因此通過以上方法測得的蒸汽質(zhì)量不盡正確。如果不考慮蒸汽干度的影響,得出的數(shù)據(jù)會低于實(shí)際的流量。

實(shí)際的蒸汽流量和假定干蒸汽（蒸汽干度=1）所測得的流量可以用以下公式近似表達(dá):

因此流量計(jì)的積算儀應(yīng)該包括能設(shè)置飽和蒸汽干度的功能。但在實(shí)際工況確定蒸汽的干度也很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計(jì)入口處的蒸汽品質(zhì),則能改進(jìn)蒸汽流量計(jì)的測量精度。例如根據(jù)圖4,如果蒸汽的干度為0.95,而測量時(shí)認(rèn)為100%的干蒸汽,則誤差為2.6%。

因此,建議在流量計(jì)的上游安裝汽水分離裝置,以提高測量正確性。

以上我們討論了3個比較重要但容易被忽略的影響蒸汽測量蒸汽流量的因素,當(dāng)然影響測量正確程度的因素還包括正確的安裝、流量計(jì)的選型等。

3蒸汽流量計(jì)應(yīng)具有的性能

“沒有計(jì)量,就沒有管理”,為了正確測量蒸汽的流量,一個蒸汽流量計(jì)必須具備以下性能:

3.1良好的再現(xiàn)性

再現(xiàn)性是描述流量計(jì)能多次顯示一個確定的流量值的能力。再現(xiàn)性不應(yīng)該和測量精度混淆。一個流量計(jì)對一個確定的流量能多次顯示良好的同一性,但其值有可能是錯誤的或者是不正確的。流量計(jì)的再現(xiàn)性有助于改進(jìn)工廠的效率、改進(jìn)工藝過程的控制。

3.2高的測量精度

測量精度是衡量蒸汽流量計(jì)的顯示值和“真實(shí)”值的吻合程度。精度有兩種差別很大的方法表示:

3.2.1測量值誤差或?qū)嶋H示值誤差

如果流量計(jì)系統(tǒng)的實(shí)際示值誤差為±3%,并且指示流量為1000kg/h,其“不確定值”在1030kg/h和970kg/h之間。當(dāng)流量為500kg/h時(shí),其誤差仍然為±3%,“不確定值”在515kg/h和485kg/h之間。

3.2.2F.S.D或者全量程誤差

在本表示方法中,誤差以流量計(jì)的zui大測量值的百分比表示。假定一個流量計(jì)其zui大測量值為1000kg/h,其精度為全量程的±3%,則當(dāng)流量為500kg/h時(shí),其“不確定值“在530和470之間。可以看出,此時(shí)對于“實(shí)際測量值”其不確定性為±6%。并且當(dāng)流量減少時(shí),其不確定性增大,也即誤差增大。

所以在考察一個流量計(jì)的精度時(shí),一定要注意是示值誤差還是全量程誤差。

3.3量程比

一個流量計(jì)精度很重要,但口徑選擇正確和使流量計(jì)盡可能接近用戶的實(shí)際需要也很關(guān)鍵。量程比是指一個流量計(jì)能確保給定的精度和再現(xiàn)性的范圍內(nèi),所能測量的zui大流量和zui小流量之比。表1為一些常用的蒸汽流量計(jì)典型的量程比。

3.4蒸汽密度的自動補(bǔ)償功

在前面關(guān)于影響蒸汽流量正確測量中討論到,在現(xiàn)實(shí)世界中,完全恒定的蒸汽壓力是不存在的。圖3表示一個典型的飽和蒸汽應(yīng)用的變化周期。在起機(jī)階段,系統(tǒng)壓力逐漸升高至正常的5barg,然而由于工藝過程負(fù)載等各種因素的變化,系統(tǒng)的壓力總是在波動。對于一個簡單的、沒有密度自動補(bǔ)償?shù)牧髁坑?jì),在一天中的累計(jì)誤差是很明顯的。因此,對應(yīng)用于蒸汽系統(tǒng)的流量計(jì)必須具有自動密度補(bǔ)償功能。

4GilfloILVA流量計(jì)的工作原理和主要特點(diǎn)

針對目前蒸汽流量計(jì)量中普遍存在的問題,作為蒸汽控制工程的專家,斯派莎克專門設(shè)計(jì)一種彈簧負(fù)載變截面蒸汽流量計(jì)。

4.1工作原理

與其它常見的差壓流量計(jì),如孔板流量計(jì)和文丘利式流量計(jì)一樣,GilfloILVA流量計(jì)的一次元件應(yīng)用管道內(nèi)能量守恒定律。如圖4所示:隨著流量的變化,圓錐移動,流體通過的圓環(huán)面積連續(xù)變化,中心定位的圓錐隨壓縮彈簧的阻力變化沿軸向自由移動,產(chǎn)生不同的差壓,推導(dǎo)出瞬時(shí)流量。

GilfloILVA的獨(dú)特設(shè)計(jì)極大地?cái)U(kuò)大了流量差壓測量的能力,關(guān)鍵之處則在于圓孔和圓錐的設(shè)計(jì)減少了上游速度截面的影響,并同時(shí)在差壓和流量線形的基礎(chǔ)上,獲得了極高的量程比。

4.2主要特點(diǎn)

a.適用于大多數(shù)工業(yè)流體,特別是蒸汽系統(tǒng)。

b.量程比可達(dá)100:1,滿足不同負(fù)載變化的要求。

c.精度高。經(jīng)過蒸汽實(shí)測,在5~100%的范圍內(nèi)示值誤差優(yōu)于±2%;在1~5%的范圍內(nèi)為±0.1%的全量程。

d.流量再現(xiàn)性優(yōu)于±0.5%。

e.非常緊湊的對夾式安裝,上下游分別只需6D和3D的直管道。

f.自動密度補(bǔ)償功能。

5蒸汽流量計(jì)系統(tǒng)安裝的注意要點(diǎn)

正確安裝流量計(jì)也是確保能正確計(jì)量蒸汽的關(guān)鍵之一。由于蒸汽系統(tǒng)不同于一般的流體系統(tǒng),蒸汽流量計(jì)用戶在安裝流量計(jì)時(shí)必須注意以下幾點(diǎn):

a.流量計(jì)上游應(yīng)安裝汽水分離裝置和過濾器。

蒸汽中的水分不僅影響計(jì)量的正確性,同時(shí)會對流量計(jì)造成機(jī)械性的傷害,如水錘、沖蝕等。流量計(jì)上游應(yīng)安裝汽水分離裝置,并用浮球式疏水閥進(jìn)行疏水。流量計(jì)前也應(yīng)安裝過濾器,確保流量計(jì)不受管道垃圾、雜質(zhì)的損壞,過濾器應(yīng)經(jīng)常清洗,特別是新系統(tǒng)起用以后。

b.所有管道應(yīng)足夠支撐和良好的疏水。這可以避免在停機(jī)階段的積水和再次起動時(shí)對流量計(jì)的損害。

c.流量計(jì)口徑的選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷而非管道口徑,過大的口徑造成實(shí)際量程比的下降。

d.在流量計(jì)管道單元的下游應(yīng)安裝止回閥,以避免倒流對流量計(jì)造成的機(jī)械破壞。

e.流量計(jì)盡可能不要直接安裝在減壓閥的下游,否則會造成計(jì)量的不正確或?qū)α髁坑?jì)造成損傷。

f.流量計(jì)不要直接安裝在帶執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開關(guān)閥下游。否則會造成流量的急劇變化,而對流量計(jì)造成損傷。

g.確保法蘭墊片的突出至管道中。

h.流量計(jì)的上游應(yīng)安裝波紋管密封的截止閥。

i.流量計(jì)的上下游應(yīng)該有足夠的直管道。良好的安裝見圖5。

6結(jié)束語

為了正確測量蒸汽的流量,用戶在實(shí)際應(yīng)用中必須注意:

a.蒸汽流量的變化。盡可能選擇流量量程比大的流量計(jì),避免在小流量時(shí)測量不正確和流量“丟失”現(xiàn)象。

b.蒸汽系統(tǒng)壓力和溫度的變化。絕對壓力恒定的蒸汽系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)中幾乎是不存在。為避免壓力或溫度的波動引起的非測量性誤差,蒸汽流量計(jì)應(yīng)具有自動蒸汽密度補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>