蒸汽流量計(jì)的測量一直是蒸汽應(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: 1) 監(jiān)測能源使用效率; 2) 改進(jìn)過程控制; 3) 測量內(nèi)部或外部計(jì)費(fèi)的蒸汽量。
目前國內(nèi)對蒸汽測量存在很多誤區(qū),很多用戶往往認(rèn)為購買優(yōu)質(zhì)的流量計(jì)就能得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。蒸汽的測量不同于其他流體如水、空氣等介質(zhì),在實(shí)際測量中影響其準(zhǔn)確測量的因素很多。因此,經(jīng)常會出現(xiàn)流量計(jì)本身合格,但實(shí)際測量“不準(zhǔn)確"的情況。
影響蒸汽流量測量的主要因素如下: 1)實(shí)際蒸汽流量低于流量計(jì)能準(zhǔn)確測量的最小流量(量程比不足); 2)流量計(jì)上下游安裝的直管不足(有流量擾動) 3)蒸汽密度補(bǔ)償不正確(溫度和壓力測量不準(zhǔn)確); 4) 蒸汽含水量(無干度補(bǔ)償); 5) 現(xiàn)場振動和干擾(渦街流量計(jì)); 6)差壓傳輸誤差(差壓流量計(jì))等。下面讓我們詳細(xì)討論一下影響蒸汽計(jì)量的實(shí)際問題:
1. 調(diào)節(jié)不足
量程比是指流量計(jì)在給定精度和重現(xiàn)性范圍內(nèi)所能測量的最大流量與最小流量之比。但是在涉及到量程比時我們必須小心,因?yàn)榱砍瘫仁歉鶕?jù)實(shí)際流量來計(jì)算的。一般蒸汽系統(tǒng)的最大允許速度為35m/s。較高的流速會在系統(tǒng)中引起腐蝕和噪音。不同流量計(jì)的最小允許流量不同。一般渦街流量計(jì)能測量的最小蒸汽流量為2.8m/s。對于量程比不足的情況,應(yīng)選用量程比大的流量計(jì)(Gilflo ILVA流量)。流量計(jì)的最小允許流量為0.6m/s,最大量程比可達(dá)100:1)或選用多臺流量計(jì)并聯(lián)。
2、上下游直管段不足
對于傳統(tǒng)渦街或孔板流量計(jì),前后安裝直管段的要求分別為20D和5D左右。如果上下游直管不足,流體就不能充分展開,流速分布剖面就會出現(xiàn)渦流和畸變。流速剖面的扭曲通常是由局部障礙物(如閥門)或管道彎曲引起的,而渦流通常是由兩個或多個空間(三維)彎曲引起的。缺少上下游直管,可通過安裝流量調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)。最jiandan有效的方法是使用對上下游直管段要求較低的流量計(jì)。
3.蒸汽密度補(bǔ)償不正確(溫度和壓力測量不準(zhǔn)確)
為了正確測量蒸汽的質(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。不同類型的流量計(jì)受密度變化的影響方式不同。智能渦街流量計(jì)的信號輸出只與流量有關(guān),與介質(zhì)的密度、壓力和溫度無關(guān)。差壓流量計(jì)的質(zhì)量流量與流量計(jì)的幾何形狀、差壓的平方根和密度的平方根有關(guān)。因此,渦街流量計(jì)比差壓流量計(jì)受密度變化的影響更大。
a) 補(bǔ)償精度差異
使用溫度補(bǔ)償和壓力補(bǔ)償可以獲得多少補(bǔ)償精度不僅與溫度傳感器和壓力變送器的精度有關(guān),還與流量計(jì)的類型、具體的測量條件和壓力變送器的量程選擇有關(guān).一般來說,溫度測量對補(bǔ)償精度的影響較大。如果使用相同精度級別的溫度和壓力傳感器,則溫度測量誤差引起的密度差大于壓力測量誤差。壓力為7barg的飽和蒸汽,用*鉑熱電阻測溫,誤差極限為±0.49C,根據(jù)蒸汽密度表,流量補(bǔ)償?shù)牟淮_定度為±0.56%R(差壓型)和± 1.11% R(渦旋式)。如果選擇 0.2 級壓力變送器
用于測量,誤差極限為±2kPa,流量補(bǔ)償不確定度為±0.13%R(差壓型)和±0.25%R(渦旋型)。
b) 壓力測量的影響因素
在蒸汽壓力測量中,由于壓力管內(nèi)冷凝水的重力作用,壓力變送器測得的壓力與蒸汽壓力會有一定的差異。如果壓力測量誤差不修正,就會影響蒸汽密度的計(jì)算,造成流量測量的誤差。一般對于上述現(xiàn)象,可以在二次表(流量計(jì)算機(jī)中)進(jìn)行零遷移,既簡單又準(zhǔn)確。
C) 影響溫度測量的因素
從流量計(jì)的現(xiàn)場使用來看,測溫誤差除了測溫元件的固有誤差外,還與非標(biāo)準(zhǔn)安裝有關(guān)。如測溫鉑熱電阻插入深度不夠,鉑熱電阻安裝保護(hù)套內(nèi)未填充導(dǎo)熱油,鉑熱電阻未按規(guī)定側(cè)向安裝,有安裝鉑熱電阻的管道上無保溫層。導(dǎo)致低溫測量。
對于需要減壓的蒸汽,流量計(jì)應(yīng)安裝在減壓閥之前。此時蒸汽不減壓,按飽和蒸汽補(bǔ)償法處理,保證測量精度。如果流量計(jì)只能安裝在減壓閥后面,蒸汽可能會過熱,應(yīng)同時進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償,以確保精度。
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(jì)大多是體積流量計(jì)。首先測量體積流量,然后通過蒸汽的密度計(jì)算質(zhì)量流量,即假設(shè)蒸汽*干燥。然而,蒸汽并不*干燥。如果不考慮蒸汽干度的影響,得到的數(shù)據(jù)會低于實(shí)際流量。
對于差壓流量計(jì),實(shí)際蒸汽流量和由假設(shè)干蒸汽(蒸汽質(zhì)量=1)測得的流量可用下式近似:
其中: = 實(shí)際干度下的質(zhì)量流量 kg/h = 干飽和蒸汽下的流量 kg/h χ = 蒸汽干度水平
因此,流量計(jì)的二次表(流量計(jì)算機(jī))應(yīng)具有設(shè)定飽和蒸汽干度的功能。但是,在實(shí)際工況下也很難確定蒸汽的干度。如果能提高蒸汽流量計(jì)進(jìn)口處的蒸汽質(zhì)量,就可以提高蒸汽流量計(jì)的測量精度。因此,我們建議在流量計(jì)上游安裝汽水分離裝置,以提高測量精度。
5、管道振動
渦街流量計(jì)對機(jī)械振動比較敏感,測量結(jié)果容易受到干擾。流量計(jì)前后管道應(yīng)有可靠的支撐設(shè)計(jì)。如果管道振動不可避免,應(yīng)選用抗干擾能力強(qiáng)的差壓流量計(jì),如斯派莎克ILVA流量計(jì)。
6、差壓傳輸誤差(差壓流量計(jì))
A) 零漂移
差壓變送器在現(xiàn)場安裝時,在出廠校準(zhǔn)時經(jīng)常發(fā)現(xiàn)零輸出的零輸出不一致。這種零輸出偏差稱為靜壓誤差。調(diào)節(jié)方法是將相同的靜壓通入正負(fù)壓室,打開三個閥組的高低壓閥之一,關(guān)閉另一個,打開平衡閥。如果懷疑正負(fù)壓室未充滿被測介質(zhì),則可通過正負(fù)壓室上的泄水閥排出氣體(或液體),然后檢查變送器的輸出.
b) 導(dǎo)壓管布置不合理
引壓管道應(yīng)保證合理的坡度,使管道中可能出現(xiàn)的氣泡迅速上升到主管中,使管道中的雜質(zhì)迅速沉入排污閥。應(yīng)定期檢查和維護(hù)導(dǎo)壓管道,確保無泄漏、無堵塞。脈沖管的內(nèi)徑與被測流體的性質(zhì)和脈沖管的總長度有關(guān)。對于蒸汽系統(tǒng),脈沖管的內(nèi)徑一般在10mm左右。為避免介質(zhì)溫度不一致
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