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    蒸汽流量測量技術(shù)以及方法

    文章出處:本站人氣:1078發(fā)表時(shí)間:2018-11-21 11:08:54【
    分析蒸汽特性入手,詳細介紹各種流量?jì)x表的特點(diǎn)和適用范圍,以及測量蒸汽流量的方案。
     
      蒸汽流量測量難度較大,其中主要原因分析如下。
     
      1.蒸汽的特點(diǎn)
     
      蒸汽是比較特殊的介質(zhì),隨著(zhù)工況(如溫度、壓力)的變化,過(guò)熱蒸汽經(jīng)常會(huì )轉變成為飽和蒸汽,形成汽液兩相流介質(zhì)。對于相流的經(jīng)常變化的蒸汽,使用目前流量?jì)x表測量氣流量,肯定會(huì )存在測不準的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決方法是保持蒸汽的過(guò)熱度,盡量減少蒸汽的含水量,例如加強蒸汽管道的保溫措施,減少蒸汽的壓力損失等,以提高測量的準確度。然而這些方法并不能解決蒸汽流量測不準的問(wèn)題,然而解決問(wèn)題的根本辦法是開(kāi)發(fā)一種可測兩相流動(dòng)介質(zhì)的流量?jì)x表。
     
      2.流量?jì)x表的選型
     
      在選擇流量?jì)x表時(shí)應考慮5個(gè)主要因素:被測流體特性、工藝情況、安裝條件、維護需求以及流量?jì)x表的特性。對蒸汽計量而言,同樣要考慮以上5個(gè)因素。這里,著(zhù)重討論流量?jì)x表的特性、安裝條件、維護需求以及選用流量?jì)x表應注意的幾個(gè)問(wèn)題。
     
      目前,測量蒸汽流量的儀表主要有渦街流量計、差壓式流量計、分流旋翼式流量計、阿牛巴流量計,浮子式流量計等,這里主要討論渦街流量計、孔板流量計和彎管流量計。
     
      2.1 渦街流量計
     
      渦街流量計是基于卡門(mén)渦街原理而成功的一種流量計,70年代以來(lái)獲得了迅速發(fā)展。是孔板流量計的替代產(chǎn)品之一。
     
      具有以下特點(diǎn):
     
      1、結構簡(jiǎn)單牢固,無(wú)可動(dòng)部件;
     
      2、維護十分方便,安裝費用低;
     
      3、測量范圍寬,量程比可達1:10
     
      4、壓力損失較小,運行費用低;
     
      5、應用范圍廣,氣體、液體的流量均可測量;
     
      但渦街流量計存在一定的局限性:
     
      1、渦街流量計是一種速度式流量計,旋渦分離的穩定性受流速影響,故它對直管段有一定的要求,一般是前10D、后5D;
     
      2、測量液體時(shí),上限流速受壓損和氣蝕現象限制,一般是0.5-8m/s;
     
      3、測量氣體是,上限流速受介質(zhì)可壓縮性變化的限制,下限流速受雷諾數和傳感器靈敏度的限制,蒸汽是8-25m/s;
     
      4、應力式渦街流量計對振動(dòng)較為敏感,故在振動(dòng)較大的管道安裝流量計時(shí),管道要有一定的減震措施;
     
      5、應力式渦街流量計采用壓電晶體作為檢測傳感器,故其受溫度的限制,一般為-40-+300℃。
     
      2.2 孔板流量計
     
      孔板流量計應用歷史悠久,有國際標準,理論精度高,應用十分普遍,但經(jīng)過(guò)幾十年的應用,發(fā)現孔板流量計有以下不足:
     
      1、應用中許多因素(設計參數與工況參數不符,上游直管段不足,孔板和管道不同心,孔板A面受污,銳角磨損等)對其測量精度有非常大的影響,使其測量誤差增大;
     
      2、安裝較為麻煩,維護及拆洗的工作量較大;
     
      3、流量量程比為1:3,局限性大;
     
      4、若安裝不正確,容易發(fā)生蒸汽泄漏;
     
      5、壓力損失較大,運行費用高。
     
      2.3 彎管流量計
     
      1、結構簡(jiǎn)單,價(jià)格低。彎管傳感器實(shí)際上是一個(gè)90度標準彎頭,沒(méi)有比它結構更簡(jiǎn)單的流量傳感器了。隨著(zhù)機械加工工業(yè)的發(fā)展和行業(yè)標準化及規范化管理的不斷完善,用作彎管傳感器的標準機制彎頭其質(zhì)量越來(lái)越好,價(jià)格也越來(lái)越低;
     
      2、無(wú)任何附加節流件或插入件,可大大降低流體在管道內輸送的動(dòng)力消耗,節約能源,尤其對那些大系統、大管徑、低壓頭的測量對象好處更加明顯。
     
      下面舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子予以說(shuō)明。為維持一臺安裝在每小時(shí)數千噸流量供熱管道的孔板流量計正常運行,一個(gè)采暖季節約需多耗電數萬(wàn)度,折合人民幣數萬(wàn)元。這里僅考慮孔板流量計壓力損失為幾千帕,實(shí)際運行時(shí)遠遠超過(guò)這個(gè)值。即便是這幾千帕的壓力損失,它所造成的附加運行費用也是不可忽視的。表1給出的數據為目前熱力管網(wǎng)用主管道流量范圍在不同的壓力損失時(shí),孔板流量計引起的循環(huán)泵額外耗電量、電耗費用、折合標準煤量、購煤費用的單臺孔板流量計在一個(gè)取暖季節運行費用的數據,其中運行天數按120天、電價(jià)按0.35元/度、標準煤價(jià)按200元/t計算,一個(gè)流量為4000m3/h的中型熱網(wǎng),當孔板壓力損失為30千帕時(shí),僅一臺孔板流量計就多耗9.6萬(wàn)度電,運行費用為3.12萬(wàn)元,對于流量為10000m3/h的大型熱網(wǎng),額外耗電量達24萬(wàn)度,運行費用7.8萬(wàn)元。而彎管流量計是沒(méi)有附加阻力損失的,如果用彎管流量計替代孔板流量計進(jìn)行計量,就可大大地減少運行費用,獲得可觀(guān)的經(jīng)濟效益;
     
      3、彎管流量計傳感器耐磨損,對微量磨損不敏感;
     
      4、可采用直接焊接法進(jìn)行安裝,使現場(chǎng)跑冒滴漏的麻煩獲得解決;
     
      5、適應性強,量程范圍寬,直管段要求不嚴。只要是可以用孔板、渦街、均速管流量計來(lái)測量的管道內流體流量都可以用彎管流量計進(jìn)行測量,而且在耐高溫、耐高壓、耐沖擊、耐振動(dòng)、耐潮濕、耐粉塵等方面,彎管流量計遠優(yōu)于其它流量計。
     
      如高溫、高壓、沖擊、振動(dòng),對于渦街流量計來(lái)說(shuō)其使用性是十分有限的,這與其測量原理有關(guān),實(shí)測測量結果產(chǎn)生較大的附加誤差影響了測量精度,造成測量不準。所有這些問(wèn)題對彎管流量計來(lái)說(shuō)都不存在。
     
      彎管流量計的量程比可達1:10,對于蒸汽,它的適用范圍為0-70m/s,可以較好地滿(mǎn)足蒸汽流量測量的要求。彎管流量計由于其特殊的測量原理,使其在實(shí)際應用時(shí)對直管段的要求不嚴格,一般只要求前5D、后2D即可,遠遠低于其他流量測量裝置的要求;
     
      6、彎管流量計精度高,重現性好,測量精度可達1.%,重現性精度可達0.02%,一次安裝后,不再需要重復拆裝,因此,其安裝精度也能獲得保證。
     
      綜上所述,蒸汽流量?jì)x表的選用是非常重要的,準確測量蒸汽流量是部門(mén)都需要和普遍關(guān)心的問(wèn)題。隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展,提高測量水平的呼聲越來(lái)越高。因此,應針對實(shí)際情況,做一些細致的技術(shù)工作,切實(shí)探索出一條蒸汽流量測量的成功之路。
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