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1、蒸汽流量計(jì)量的特點(diǎn)
1．1飽和蒸汽流量計(jì)量中的“兩相流"
當(dāng)前，用戶基本上都使用飽和蒸汽，通常用干度(指飽和蒸汽中的含水量多少)來衡量飽和蒸汽的質(zhì)量好壞。的是干飽和蒸汽，一般稱為過熱飽和蒸汽，其含水量可忽略不計(jì)；干度差的稱濕飽和蒸汽，含水量zui多可達(dá)30％，這就存在著飽和蒸汽的“兩相流"問題。因?yàn)槿魏握羝?jì)量儀表在計(jì)算飽和蒸汽流量時所用的設(shè)計(jì)壓力下的蒸汽密度值都采用其干度X=1時的數(shù)值，也就是干蒸汽的數(shù)值；同時，濕蒸汽因含有密度比干蒸汽大數(shù)百倍的液體水粒，在管道中流動時其速度要比干蒸汽小，這樣所測得的差壓值就低了，反映在儀表讀數(shù)、記錄上就存在著密度和流速受干度影響所帶來的疊加性的雙重負(fù)誤差，并造成濕飽和蒸汽計(jì)量難度。
1．2蒸汽流量計(jì)量中的蒸汽密度補(bǔ)償
計(jì)量飽和蒸汽或過熱蒸汽常用質(zhì)量流量，單位為kg／h或t／h。質(zhì)量流量大小與蒸汽的密度有關(guān)，而蒸汽的密度又直接受蒸汽的壓力及溫度影響。在蒸汽計(jì)量過程中，密度隨著蒸汽壓力及溫度的不斷變化而變化，使質(zhì)量流量也隨著變化。如果計(jì)量儀表不能跟蹤這種變化，勢必造成計(jì)量誤差。在蒸汽計(jì)量過程中，一般都是通過壓力及溫度傳感器跟蹤蒸汽壓力和溫度變化來達(dá)到密度補(bǔ)償目的。飽和蒸汽的密度變化與其壓力或溫度成正比關(guān)系，因而單獨(dú)通過測壓力或測溫度都可以對飽和蒸汽進(jìn)行密度補(bǔ)償。過熱蒸汽的密度與其壓力、溫度成函數(shù)關(guān)系，而不是正比關(guān)系。過熱蒸汽的密度補(bǔ)償必須同時測其壓力和溫度。現(xiàn)代蒸汽流量計(jì)都帶有自動密度補(bǔ)償功能。
1．3蒸汽流量計(jì)量中的高溫高壓問題
高溫高壓是蒸汽計(jì)量又一顯著特點(diǎn)，它造成大多數(shù)流量計(jì)量儀表難以適應(yīng)，因而可供蒸汽計(jì)量的儀表種類不多。例如大型熱電廠輸送的過熱蒸汽，有的高達(dá)500℃以上，壓力高達(dá)10MPa以上。使用蒸汽計(jì)量儀表首先要考慮耐高溫、高壓，而且要求有良好的穩(wěn)定性、可靠性、密封性。一般都請廠家專門設(shè)計(jì)制造，并留有相當(dāng)?shù)挠嗟兀源_保安全可靠運(yùn)行。
2、影響蒸汽流量計(jì)量的主要問題
當(dāng)前，在國內(nèi)關(guān)于蒸汽測量方面存在不少誤區(qū)，很多用戶往往認(rèn)為購買了高品質(zhì)的流量計(jì)就可以得到準(zhǔn)確的計(jì)量結(jié)果。蒸汽的計(jì)量不同于其他流體(如水、空氣等)，在實(shí)際測量中影響其測量的因素較多，經(jīng)常會出現(xiàn)流量計(jì)本身檢定合格，而實(shí)際卻感覺計(jì)量“不準(zhǔn)"的現(xiàn)象。影響蒸汽流量準(zhǔn)確計(jì)量的因素主要有以下6個方面。
1)量程比不足。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。但涉及量程比時必須小心，因?yàn)榱砍瘫仁腔趯?shí)際的流速，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，一般渦街流量計(jì)所能測量的zui低蒸汽流速為2．8m／s，對于量程比不足的情況，應(yīng)采用大量程比的流量計(jì)(GilflolLVA流量計(jì)的zui低允許流速為0．6m／s，zui大量程比可達(dá)100：1)或選擇多個流量計(jì)并聯(lián)。
2)上下游直管段不足。對于傳統(tǒng)的渦街或孔板流量計(jì)，其前后安裝直管段要求分別約為20D和5D。如果上下游直管段不足，則會導(dǎo)致流體存在旋渦和流速分布剖面畸變。流速剖面畸變通常由管道局部阻礙(如閥門)或彎管所造成，而旋渦普遍是由2個或2個以上空間(立體)彎管所引起的。上下游直管段不足可以通過安裝流動調(diào)整器來調(diào)整，zui簡單有效的辦法是采用對上下游直管段要求較低的流量計(jì)。
3)蒸汽的密度補(bǔ)償不正確。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，實(shí)現(xiàn)密度補(bǔ)償。不同類型的流量計(jì)受密度變化影響的方式不同。渦街流量計(jì)的信號輸出只和流速有關(guān)，而和介質(zhì)的密度、壓力和溫度無關(guān)，差壓式流量計(jì)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)。
①補(bǔ)償度的差異。測溫對補(bǔ)償度影響較大。如采用相同精度等級的溫度和壓力傳感器，測溫誤差對密度的影響要大于測壓誤差。
②壓力測量影響因素。在蒸汽壓力的測量中，由于引壓管內(nèi)冷凝水的重力作用會使壓力變送器測量到的壓力同蒸汽實(shí)際壓力之間出現(xiàn)一定的差值。
測壓誤差如果不予以校正，則會影響蒸汽密度的計(jì)算，引起流量計(jì)量的誤差。對于上述現(xiàn)象，可在二次表(流量積算器)進(jìn)行零點(diǎn)遷移，既簡單又準(zhǔn)確。
③溫度測量影響因素。從流量計(jì)現(xiàn)場使用的情況來看，溫度測量誤差除了測溫元件的固有誤差之外，還同安裝的不規(guī)范有關(guān)。
4)蒸汽干度的影響。El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計(jì)算質(zhì)量流量，也就是假定蒸汽為*干燥。但是，蒸汽并非*干燥，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。
因此流量計(jì)的二次儀表(流量積算器)應(yīng)該具有設(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。
5)管道振動。渦街流量計(jì)等對機(jī)械振動比較敏感，計(jì)量結(jié)果易受干擾，應(yīng)對流量計(jì)前后管道作可靠的支撐設(shè)計(jì)。如管道振動不可避免，應(yīng)采用抗干擾能力強(qiáng)的差壓式流量計(jì)，如斯派莎克ILVA流量計(jì)。
6)差壓傳送誤差(差壓式流量計(jì))。一是零點(diǎn)漂移。差壓變送器安裝到現(xiàn)場投入時，往往發(fā)現(xiàn)零位與出廠校驗(yàn)時的零位不一致。這種零位輸出偏離稱為靜壓誤差。其調(diào)整方法是向正負(fù)壓室通入相同的靜壓，將三閥組的高低壓閥中一個打開，另一個關(guān)閉，將平衡閥打開，如果懷疑正負(fù)壓室內(nèi)尚未充滿被測介質(zhì)，則可通過正負(fù)壓室上的泄流閥排盡積氣(或積液)，然后再檢查變送器的輸出。二是引壓管布置不合理。引壓管線應(yīng)保證合理的坡度使管內(nèi)可能出現(xiàn)的氣泡較快地升到母管內(nèi)，管內(nèi)出現(xiàn)的雜質(zhì)等較快地下沉到排污閥。引壓管線應(yīng)定期檢查維護(hù)，確保無泄漏無堵塞。引壓管的內(nèi)徑與被測流體的性質(zhì)和引壓管總長度有關(guān)，對于蒸汽系統(tǒng)，引壓管的內(nèi)徑一般在101'／1／11左右。為了避免正負(fù)壓引壓管內(nèi)介質(zhì)溫度不一致，導(dǎo)致密度出現(xiàn)差異而引起傳送失真，則正負(fù)引壓管應(yīng)盡量靠近布置。當(dāng)用于室外或嚴(yán)寒地區(qū)時，引壓管中的液體可能會結(jié)冰，因此需要伴熱保溫，但應(yīng)避免將伴熱管直接繞在引壓管上，導(dǎo)致介質(zhì)部分汽化，出現(xiàn)虛假誤差。
3、提高蒸汽流量計(jì)量準(zhǔn)確性的對策
3．1正確選型
選擇蒸汽流量計(jì)量儀表，應(yīng)重點(diǎn)考慮2個因素。
一是量程問題。蒸汽流量計(jì)量儀表計(jì)量不正常，主要是由于選型時量程不正確造成的。用汽旺季用汽量相當(dāng)大，而用汽淡季用汽量又很小，用汽量相差過于懸殊，一般蒸汽計(jì)量儀表的流量范圍就難以適應(yīng)。必須明確流量測量范圍，在此基礎(chǔ)上選擇符合相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的蒸汽計(jì)量儀表，使其能充分發(fā)揮作用。二是管道直徑問題。在設(shè)計(jì)節(jié)流裝置時，基本上都采用工藝提供的公稱名義管徑值，其實(shí)公稱名義管徑值與實(shí)際管徑值還是有誤差的，特別是卷管，公稱名義管徑值與實(shí)際值有時差值還較大，造成計(jì)量誤差增大，測量的準(zhǔn)確度就難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。國標(biāo)規(guī)定：用來計(jì)算節(jié)流件直徑比的管道直徑D值應(yīng)為上游取壓口的上游0．5D長度范圍內(nèi)的內(nèi)徑平均值。該內(nèi)徑平均值應(yīng)是至少在垂直軸線的2個橫截面內(nèi)所測得內(nèi)徑的平均值，內(nèi)徑的精度(用于設(shè)計(jì)的管道內(nèi)徑)應(yīng)達(dá)到±0．3％。設(shè)計(jì)前實(shí)測管徑，以減少計(jì)算誤差。
3．2正確安裝
任何蒸汽計(jì)量儀表都必須安裝正確，否則就不可能正常工作。例如在鍋爐出汽口附近安裝蒸汽計(jì)量儀表，在截止閥或管道彎頭附近及管道的zui低處安裝蒸汽計(jì)量儀表都屬于不正確的安裝。正確安裝蒸汽流量計(jì)量儀表，要做到5點(diǎn)：
①在所安裝儀表前后必須留有足夠長的直管段。
②蒸汽計(jì)量儀表不能安裝在整套管路zui低處。
③必須高度重視冷凝器的安裝。2個冷凝器亦須處于同一水平上，2個冷凝器的作用是使導(dǎo)壓管中被測蒸汽冷凝并使正、負(fù)導(dǎo)壓管中冷凝液面有相等高度并保持長期穩(wěn)定；為不使冷凝液面波動對測量產(chǎn)生誤差，冷凝器的有效容積應(yīng)大于所使用的差壓變送器工作空間的zui大容積變化的3倍，在水平方向的橫截面積不得小于差壓變送器的工作面積，系統(tǒng)確保密封良好，嚴(yán)禁泄漏；要充分考慮維護(hù)、拆換、吹掃便利。
④導(dǎo)壓管長度在16in內(nèi)，內(nèi)徑選用10～16mm以防堵塞為好。導(dǎo)壓管全程保溫并確保正、負(fù)管處于同等溫度以免密度變化引起誤差。
⑤裝測溫元件的地方在節(jié)流件下游側(cè)10D以外處，在管道或正壓管上取壓時，如壓力變送器裝在節(jié)流裝置下方，必須對壓力變送器的管路液柱值進(jìn)行修正，以提高計(jì)量準(zhǔn)確度。
3．3嚴(yán)格規(guī)范操作
1)儀表投運(yùn)。蒸汽流量計(jì)投運(yùn)操作時，首先關(guān)閉差壓變送器的正、負(fù)閥，稍開一次閥，檢查各閥門、導(dǎo)壓管等有無泄露，如無泄露將一次閥全開。打開排污閥排污并讓蒸汽排出后關(guān)閉排污閥，等一段時間讓冷凝器及導(dǎo)壓管內(nèi)充滿冷凝水后才能開始正常投運(yùn)。步驟如下：①開啟平衡閥；②緩慢開啟負(fù)壓閥門；③隨即開啟正壓閥門；④稍停片刻后同時關(guān)閉正、負(fù)閥門；差壓變送器調(diào)整靜壓誤差在第④步后進(jìn)行，同時必須待冷凝器內(nèi)液面一致平衡時才可進(jìn)行，否則將帶來液柱靜壓誤差；⑤再開啟正、負(fù)閥門；⑥關(guān)閉平衡閥，儀表啟動。注意在向差壓變送器的正、負(fù)容室充灌液體時，應(yīng)先旋開容器上的排氣螺釘，使氣體排出后再進(jìn)行充灌。
2)儀表的運(yùn)行。在長期運(yùn)行后，無論管道還是節(jié)流裝置都會發(fā)生變化，如結(jié)垢、磨損、腐蝕等。節(jié)流件是依靠結(jié)構(gòu)形狀及尺寸保持信號的準(zhǔn)確度，任何幾何形狀尺寸的變化都會給測量帶來誤差。而測量誤差的變化并不能從信號中覺察到，因此對節(jié)流件定期檢查是必須的。由于企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)性質(zhì)，一般是與檢修同步進(jìn)行。如果幾何尺寸變化不大仍可繼續(xù)使用，但應(yīng)根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)對設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以保證測量的準(zhǔn)確。
3)儀表的維護(hù)。由于儀表長期處在高溫、高壓的水蒸汽環(huán)境中，很容易造成表件損壞、銹蝕、雜質(zhì)阻塞等，因此需要經(jīng)常維護(hù)和定期檢修。如LFIX分流旋翼式蒸汽流量計(jì)在長期運(yùn)行中，石墨軸承被磨損引起轉(zhuǎn)軸上跳；不注意防凍，使阻尼水結(jié)冰，凍壞表件等。孔板差壓式蒸汽流量計(jì)特別要檢查孔板開口的圓面是否銹蝕，有沒有附著臟物，要定期清洗，對銹蝕嚴(yán)重的孔板要更換。渦街流量計(jì)在使用中要注意檢查三角柱縫隙是否有雜物阻塞、檢測元件是否失靈，等等。
