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蒸汽流量測(cè)量技術(shù)以及方法

  分析蒸汽特性入手,詳細(xì)介紹各種流量?jī)x表的特點(diǎn)和適用范圍,以及測(cè)量蒸汽流量的***佳方案。
 
  蒸汽流量測(cè)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),隨著工況(如溫度、壓力)的變化,過熱蒸汽經(jīng)常會(huì)轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽,形成汽液兩相流介質(zhì)。對(duì)于相流的經(jīng)常變化的蒸汽,使用目前流量?jī)x表測(cè)量氣流量,肯定會(huì)存在測(cè)不準(zhǔn)的問題。這個(gè)問題的解決方法是保持蒸汽的過熱度,盡量減少蒸汽的含水量,例如加強(qiáng)蒸汽管道的保溫措施,減少蒸汽的壓力損失等,以提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。然而這些方法并不能徹底解決蒸汽流量測(cè)不準(zhǔn)的問題,然而解決問題的根本辦法是開發(fā)一種可測(cè)兩相流動(dòng)介質(zhì)的流量?jī)x表。
 
  2.流量?jī)x表的選型
 
  在選擇流量?jī)x表時(shí)應(yīng)考慮5個(gè)主要因素:被測(cè)流體特性、生產(chǎn)工藝情況、安裝條件、維護(hù)需求以及流量?jī)x表的特性。對(duì)蒸汽計(jì)量而言,同樣要考慮以上5個(gè)因素。這里,著重討論流量?jī)x表的特性、安裝條件、維護(hù)需求以及選用流量?jī)x表應(yīng)注意的幾個(gè)問題。
 
  目前,測(cè)量蒸汽流量的儀表主要有渦街流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、分流旋翼式流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì),浮子式流量計(jì)等,這里主要討論渦街流量計(jì)、孔板流量計(jì)和彎管流量計(jì)。
 
  2.1 渦街流量計(jì)
 
  渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理而研制成功的一種新型流量計(jì),70年代以來得到了迅速發(fā)展。是孔板流量計(jì)的替代產(chǎn)品之一。
 
  具有以下特點(diǎn):
 
  1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固,無可動(dòng)部件;
 
  2、維護(hù)十分方便,安裝費(fèi)用低;
 
  3、測(cè)量范圍寬,量程比可達(dá)1:10
 
  4、壓力損失較小,運(yùn)行費(fèi)用低;
 
  5、應(yīng)用范圍廣,氣體、液體的流量均可測(cè)量;
 
  但渦街流量計(jì)存在一定的局限性:
 
  1、渦街流量計(jì)是一種速度式流量計(jì),旋渦分離的穩(wěn)定性受流速影響,故它對(duì)直管段有一定的要求,一般是前10D、后5D;
 
  2、測(cè)量液體時(shí),上限流速受壓損和氣蝕現(xiàn)象限制,一般是0.5-8m/s;
 
  3、測(cè)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(shù)和傳感器靈敏度的限制,蒸汽是8-25m/s;
 
  4、應(yīng)力式渦街流量計(jì)對(duì)振動(dòng)較為敏感,故在振動(dòng)較大的管道安裝流量計(jì)時(shí),管道要有一定的減震措施;
 
  5、應(yīng)力式渦街流量計(jì)采用壓電晶體作為檢測(cè)傳感器,故其受溫度的限制,一般為-40-+300℃。
 
  2.2 孔板流量計(jì)
 
  孔板流量計(jì)應(yīng)用歷史悠久,有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),理論精度高,應(yīng)用十分普遍,但經(jīng)過幾十年的應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)孔板流量計(jì)有以下不足:
 
  1、應(yīng)用中許多因素(設(shè)計(jì)參數(shù)與工況參數(shù)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(duì)其測(cè)量精度有非常大的影響,使其測(cè)量誤差增大;
 
  2、安裝較為麻煩,維護(hù)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(yùn)行費(fèi)用高。
 
  2.3 彎管流量計(jì)
 
  1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格低。彎管傳感器實(shí)際上是一個(gè)90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭,沒有比它結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的流量傳感器了。隨著機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化管理的不斷完善,用作彎管傳感器的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制彎頭其質(zhì)量越來越好,價(jià)格也越來越低;
 
  2、無任何附加節(jié)流件或插入件,可大大降低流體在管道內(nèi)輸送的動(dòng)力消耗,節(jié)約能源,尤其對(duì)那些大系統(tǒng)、大管徑、低壓頭的測(cè)量對(duì)象好處更加明顯。
 
  下面舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子予以說明。為維持一臺(tái)安裝在每小時(shí)數(shù)千噸流量供熱管道的孔板流量計(jì)正常運(yùn)行,一個(gè)采暖季節(jié)約需多耗電數(shù)萬(wàn)度,折合人民幣數(shù)萬(wàn)元。這里僅考慮孔板流量計(jì)壓力損失為幾千帕,實(shí)際運(yùn)行時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)值。即便是這幾千帕的壓力損失,它所造成的附加運(yùn)行費(fèi)用也是不可忽視的。表1給出的數(shù)據(jù)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(jì)引起的循環(huán)泵額外耗電量、電耗費(fèi)用、折合標(biāo)準(zhǔn)煤量、購(gòu)煤費(fèi)用的單臺(tái)孔板流量計(jì)在一個(gè)取暖季節(jié)運(yùn)行費(fèi)用的數(shù)據(jù),其中運(yùn)行天數(shù)按120天、電價(jià)按0.35元/度、標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)按200元/t計(jì)算,一個(gè)流量為4000m3/h的中型熱網(wǎng),當(dāng)孔板壓力損失為30千帕?xí)r,僅一臺(tái)孔板流量計(jì)就多耗9.6萬(wàn)度電,運(yùn)行費(fèi)用為3.12萬(wàn)元,對(duì)于流量為10000m3/h的大型熱網(wǎng),額外耗電量達(dá)24萬(wàn)度,運(yùn)行費(fèi)用7.8萬(wàn)元。而彎管流量計(jì)是沒有附加阻力損失的,如果用彎管流量計(jì)替代孔板流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量,就可大大地減少運(yùn)行費(fèi)用,獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益;
 
  3、彎管流量計(jì)傳感器耐磨損,對(duì)微量磨損不敏感;
 
  4、可采用直接焊接法進(jìn)行安裝,使現(xiàn)場(chǎng)跑冒滴漏的麻煩得到徹底的解決;
 
  5、適應(yīng)性強(qiáng),量程范圍寬,直管段要求不嚴(yán)。只要是可以用孔板、渦街、均速管流量計(jì)來測(cè)量的管道內(nèi)流體流量都可以用彎管流量計(jì)進(jìn)行測(cè)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(jì)遠(yuǎn)優(yōu)于其它流量計(jì)。
 
  如高溫、高壓、沖擊、振動(dòng),對(duì)于渦街流量計(jì)來說其使用性是十分有限的,這與其測(cè)量原理有關(guān),實(shí)測(cè)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的附加誤差影響了測(cè)量精度,造成測(cè)量不準(zhǔn)。所有這些問題對(duì)彎管流量計(jì)來說都不存在。
 
  彎管流量計(jì)的量程比可達(dá)1:10,對(duì)于蒸汽,它的適用范圍為0-70m/s,可以較好地滿足蒸汽流量測(cè)量的要求。彎管流量計(jì)由于其特殊的測(cè)量原理,使其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)直管段的要求不嚴(yán)格,一般只要求前5D、后2D即可,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他流量測(cè)量裝置的要求;
 
  6、彎管流量計(jì)精度高,重現(xiàn)性好,測(cè)量精度可達(dá)1.%,重現(xiàn)性精度可達(dá)0.02%,一次安裝后,不再需要重復(fù)拆裝,因此,其安裝精度也能得到***佳保證。
 
  綜上所述,蒸汽流量?jī)x表的選用是非常重要的,準(zhǔn)確測(cè)量蒸汽流量是生產(chǎn)部門都需要和普遍關(guān)心的問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提高測(cè)量水平的呼聲越來越高。因此,應(yīng)針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際情況,做一些細(xì)致的技術(shù)工作,切實(shí)探索出一條蒸汽流量測(cè)量的成功之路。

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