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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。
蒸汽流量的計量一直是蒸汽應(yīng)用的重要內(nèi)容之一。
使用蒸汽流量計的主要目的包括:
(1)改進(jìn)工廠的效率,確定用汽高峰時間和設(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。
(2)改進(jìn)工藝制程的控制。
(3)計量蒸汽用量,進(jìn)行內(nèi)部或外部的計費(fèi)。
目前,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)的流量計就可以得到準(zhǔn)確的計量結(jié)果。
而蒸汽的計量不同于其它流體如水、空氣等介質(zhì),在實(shí)際測量中影響其測量的因素較多。
因此經(jīng)常會出現(xiàn)流量計本身檢定合格,而實(shí)際卻感覺計量“不準(zhǔn)"的現(xiàn)象。
影響蒸汽流量準(zhǔn)確計量的因素主要有以下幾方面:
(1)實(shí)際蒸汽流量低于流量計的可計量的zui小流量(量程比不足)。
(2)安裝不正確。
如在管道方向上的安裝,流量計上下游安裝的直管段不足(存在流動擾動)。
(3)蒸汽的密度補(bǔ)償不正確(測溫測壓不準(zhǔn))。
(4)蒸汽中含水(未作干度補(bǔ)償)。
(5)差壓傳送誤差(差壓變送器)等等。
(6)流量積算儀參數(shù)設(shè)計不正確。
下面具體討論一下影響蒸汽計量的實(shí)際問題:
1.量程比不足
量程比是指一個流量計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。
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,
流量計必須能夠測量從的低負(fù)荷至zui大負(fù)荷整個范圍。
而實(shí)際的蒸汽負(fù)荷可能無法知道或變化很大,因此流量計在可能的流動工況下具有盡可能大的量程比。
另外,流量計口徑的選擇應(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v錐的量程比寬優(yōu)于其他流量計,可達(dá)10:1一20:1,當(dāng)實(shí)際流量低于zui小流量值時,流量計不能達(dá)到它的性能,誤差開始積累。
的情況是測量不再正確,zui差的情況是流量會“丟失"。
2.安裝不正確
(1)一般要求在水平管道上安裝,盡量不要選擇垂直管道或傾斜的管道。
(2)蒸汽的流向應(yīng)與錐體上標(biāo)注的箭頭一致,且勿逆向。
(3)引壓口方向不正確。測量蒸汽時,引壓口方向應(yīng)在中間水平位置,為了保證冷凝器冷凝液面恒定和正負(fù)導(dǎo)壓管段上的冷凝液面高度一致,正負(fù)取壓口處于與管道對稱位置,正負(fù)取壓口在同一水平面上。
(4)上下游直管段不足
V錐使管道中心流速變慢、管壁附近的流速加快,有效地改善了流體流速的分布,極大縮短了前后直管的長度,其前后安裝直管段一般要求分別約為3D和1D。具體如下:
如果上下游直管段不足,則會導(dǎo)致流體未充分發(fā)展,造成差壓值的偏小,引起誤差。
3.蒸汽的密度補(bǔ)償不正確(測溫測壓不準(zhǔn))
為了正確計量蒸汽的質(zhì)量流量,必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化,即蒸汽密度補(bǔ)償。
v錐流量計其質(zhì)量流量與流量計的幾何外型、差壓平方根和密度平方根有關(guān)。
3.1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算,引起流量計量的誤差。
一般對于上述現(xiàn)象,可在流量積算儀進(jìn)行零點(diǎn)遷移,既簡單又準(zhǔn)確。
3.2溫度測量影響因素。
從流量計現(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)。
例如,測溫鉑熱電阻的插入深度不夠,鉑熱電阻的安裝保護(hù)套內(nèi)未充入導(dǎo)熱油,鉑熱電阻未按規(guī)定側(cè)向安裝,安裝鉑熱電阻的管道上無保溫層等,都將導(dǎo)致測溫偏低。
3.3對于需要減壓使用的蒸汽,應(yīng)將流量計安裝在減壓閥之前,此時蒸汽未經(jīng)減壓,按飽和蒸汽補(bǔ)償方法處理,只需溫度補(bǔ)償或壓力補(bǔ)償一種即可保證測量精度。
如果流量計只能安裝在減壓閥后面,則蒸汽有可能過熱,應(yīng)同時進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償,以保證精度。
安裝方向依次按著蒸汽流向?yàn)関錐、壓力、溫度,測量壓力溫度的裝置應(yīng)安裝到v錐的后面。
4.蒸汽干度的影響(飽和蒸汽)
目前,用于測量蒸汽流量的流量計大部分為體積流量計,首先測得體積流量,然后通過蒸汽的密度計算質(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。
對于差壓式流量計,實(shí)際的蒸汽流量和假定干蒸汽(蒸汽干度=l)所測得的流量可以用以下公式近似表達(dá):
其中:=實(shí)際干度下的質(zhì)量流量kgh/=干飽和蒸汽下的流量k到hx=蒸汽干度因此流量積算儀應(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)蒸汽流量計入口處的蒸汽品質(zhì),則能改進(jìn)蒸汽流量計的測量精度。
因此,我們建議在流量計的上游安裝汽水分離裝置,以提高測量準(zhǔn)確性。
5.差壓傳送誤差
v錐傳感器是一種差壓式流量計,流體在測壓管中流過v錐體時,在錐體前后形成流態(tài)局部收縮使流體流速加快,靜壓下降,在v錐體前后產(chǎn)生一定的差壓,流速越快產(chǎn)生的差壓越大,通過差壓值即可測量計算出流體流量。
(1)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)零位輸出出廠校驗(yàn)時的零位輸出不一致。
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。
(2)引壓管布置不合理。
差壓信號的引壓管應(yīng)按zui短距離敷設(shè)。
一般信號管路越長,內(nèi)徑應(yīng)越大。引壓管長度l<6米,內(nèi)徑7一gmm;長度16~45米,
內(nèi)徑10mm;長度45~90米,內(nèi)徑13mm。
引壓管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè),其傾斜度小于1:12。
引壓管線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。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,引起傳送失真,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)平衡閥關(guān)閉不嚴(yán)。
差壓變送器的壓力是zui大幾百kaP,如果平衡閥關(guān)閉不嚴(yán),正負(fù)壓室串通,產(chǎn)生的差壓就會為零,無法測出流量
6.智能流量積算儀參數(shù)設(shè)置不正確
可編程自動補(bǔ)償流量積算控制儀適用于各種液體、蒸汽、天然氣、一般氣體的測量,在實(shí)際的測試和校準(zhǔn)中,多次發(fā)現(xiàn)計量錯誤成倍地增加,是其參數(shù)設(shè)置錯誤所致。
質(zhì)量流量的計算公式為M=Kx訴i未入戶K*量補(bǔ)償系數(shù)△P一差壓值。
p*體密度(l)設(shè)置K的值不正確。
在一級參數(shù)設(shè)定時,按SET鍵變換參數(shù),按至Kl,輸入裝置設(shè)計計算書中的流量標(biāo)定系數(shù)。
此參數(shù)輸入錯誤,將直接導(dǎo)致流量的測量不正確。
(2)設(shè)置△P的值不正確。
在輸入二級參數(shù)bZ的信號類型時易出現(xiàn)下列錯誤:
把差壓信號(已開方)設(shè)置成差壓未開方;
把差壓信號(未開方)設(shè)置成差壓已開方;
把差壓信號(已開方)設(shè)置成線性信號輸入。
由于數(shù)學(xué)模型應(yīng)用錯誤,造成了計算錯誤,出現(xiàn)了計量誤差。
(3)蒸汽密度測量值p不正確。
目前用來測量蒸汽質(zhì)量流量的許多流量計系統(tǒng)沒有自動的壓力和溫度補(bǔ)償,操作在某一壓力下。
如現(xiàn)場沒有測溫測壓裝置.只是在儀表中設(shè)置三級參數(shù).手動輸入蒸汽的zui高壓力和zui高溫度,這樣蒸汽的密度為一恒定值。
在現(xiàn)實(shí)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,有時這種變化是很大的。
蒸汽的密度隨著蒸汽的溫度、壓力變化而變化,因此,在蒸汽流量計量中必須安裝測量溫度、壓力的裝置,測量出真實(shí)的壓力值,才能測量出真實(shí)的蒸汽密度,才能提高蒸汽流量計量的準(zhǔn)確性,
減小計量誤差。
蒸汽分飽和蒸汽和過熱蒸汽由于蒸汽性質(zhì)不同,在相同的壓力下蒸汽密度是不同的。
因此,在蒸汽流量的計量中所采用的計量方法也不同。
應(yīng)根據(jù)被測蒸汽的性質(zhì),合理的選擇計量儀器、儀表和補(bǔ)償為了正確測量蒸汽的流量,
用戶在實(shí)際應(yīng)用必須充分注意:
(1)蒸汽流量的變化,盡可能選擇流量量程比大的流量計,避免在小流量時測量不正確和流量
“丟失"現(xiàn)象。
(2)蒸汽系統(tǒng)壓力和溫度的變化,為避免壓力或溫度的波動引起的非測量性誤差,蒸汽流量計應(yīng)具有自動蒸汽密度補(bǔ)償?shù)墓δ堋?BR>(3)飽和蒸汽干度的影響,應(yīng)注意干度的修正,同時確保供給流量計高品質(zhì)的蒸汽。
(4)確保蒸汽流量正確計量,流量計良好的安裝非常關(guān)鍵
