在石油(you)、化工、熱電、石化等(děng)廠礦企業裏,采用(yòng)着大量♍的各種類(lèi)型蒸汽流量計。由(yóu)于以蒸汽作介質(zhì)對蒸汽流量計實(shi)測檢定難度大🌂、精(jing)度低、費用高,緻使(shǐ)一些使用蒸汽流(liu)量計的單💛位,不願(yuan)送出去🛀🏻檢定🔱;而有(yǒu)能力開展這項檢(jian)定業務的單位盡(jìn)管很少,就是這很(hěn)少的單位,也因檢(jiǎn)定成本太高,難😄度(du)又大,也不願開展(zhǎn)🔴這項業務。造成一(yī)些企業,甚至是👌一(yi)些技術好🔴的大型(xing)企業,對蒸汽計量(liàng)管理也存在很多(duō)問題:對蒸汽計量(liang)儀表僅能修理不(bú)能檢定🌈;蒸汽計量(liàng)率低;蒸汽計量👨❤️👨儀(yí)表精度低誤差大(dà)。這給企業的成本(běn)核算和節能降耗(hào)帶來很大影響。
爲(wèi)了改變這種狀況(kuang),國内外一些有能(neng)力的有關院、所和(he)🏃♂️企業,都在積極投(tou)資、組織人力研究(jiu)以空氣代替蒸汽(qì),對🛀蒸汽流量🔴計進(jìn)行檢定的問題,并(bìng)且認定這是今後(hou)的發展方向🐆。但是(shi)研究進展💜速度不(bú)太理想,我們的蒸(zheng)汽流量💘計檢定站(zhan)從1989年建立以來至(zhi)今👅尚未拿出滿❗意(yi)的數據,而從聽說(shuo)有研📞究此課題(國(guo)外)的以來,至今10多(duo)年了,與外商接觸(chu)談及此問題時,他(tā)們回答仍是說在(zài)研究。當然是由🌈于(yú)保密的原因吧,國(guo)内外的一些研🌈究(jiū)進展較快的單位(wèi),都不願多💞透露半(ban)點👉信息。緻使我們(men)至今尚未見到真(zhēn)正從理論上闡述(shù)利用空氣代替蒸(zhēng)汽進行蒸汽流量(liang)計檢🧡定的任何資(zī)料,更談不上有實(shi)測或修正數據供(gong)推廣應用。這裏談(tán)點個人浮淺的看(kàn)法,願它能起到抛(pao)磚引玉和⭕推波助(zhù)瀾的作用。
能不能(neng)用壓縮空氣代替(tì)蒸汽對蒸汽流量(liàng)計進行檢定?能,有(yǒu)🙇♀️什🈲麽理論依據?又(yòu)是怎樣的代替法(fǎ)呢?
1用壓縮空氣代(dài)替蒸汽對蒸汽流(liu)t計進行檢定的可(ke)能性
理論依據就(jiu)是從流體力學角(jiao)度出發,根據相似(sì)原🆚理,兩♊個🌈幾何上(shàng)相似的流束,如果(guǒ)它們的雷諾準數(shu)值相等,即流束在(zai)流體動力學上是(shi)相似的,這時其👨❤️👨流(liu)量(出)系數也是相(xiang)等🔞的。基于這個理(li)💋論,在對蒸汽流量(liang)計檢定時,設法使(shi)壓縮空氣在管道(dao)内流動的雷諾數(shù)值,等于蒸汽在此(cǐ)管道内的流🥰動的(de)雷諾數值時,即認(ren)爲兩個流束在流(liu)體動力學上是相(xiàng)似的,它們的流量(liàng)(出)系數也是⁉️相等(děng)的,通🌏過檢測設備(bèi)檢測,在檢定裝置(zhi)上顯🧑🏽🤝🧑🏻示出的值也(ye)是相同♉的,即達到(dào)以壓縮空氣代替(ti)蒸汽💯的目的。
2計算(suàn)分析
如何代替呢(ne)?基于上述原理,爲(wèi)了使空氣和蒸汽(qi)在相同管道💛内的(de)雷諾數達到相同(tóng)的條件,進行計算(suan)分析🥰如下。
根據基(jī)礎數據不同,雷諾(nuo)數計算可采用的(de)計算公☎️式📞形式(系(xì)數)有所不同。這裏(lǐ)不是求具體雷諾(nuò)數值,而是利用其(qí)公式中的某項因(yīn)子分析壓縮空氣(qì)與蒸汽之間的關(guan)系。
據公式eRD一4qm/7r産D知(zhī),在同一個管徑D值(zhi)管道中,幾何相似(si)的兩流🤩束的雷諾(nuo)數值相同時,可對(dui)上式分子上的質(zhì)量流量qm值和分母(mu)的動力粘度産值(zhi)分析(二值爲常數(shu)),兩者都是可變化(huà)的,但是qm值是可人(rén)爲規定的🌂數,而動(dòng)力粘度産值才是(shì)與兩種氣體固有(yǒu)的性質有關的參(cān)數,當然它是随操(cāo)作條件變化而變(biàn)化的,但是相同條(tiáo)件下,不同氣體,粘(zhān)度産值不同,雷諾(nuò)數計算值就不同(tong),因❗此粘度産值成(chéng)了分析雷諾數的(de)關鍵。
粘度産值的(de)求取方法,有查圖(tú)法和計算法。查圖(tu)法一🚶般人爲視差(chà)較大,而計算方法(fǎ)人爲誤差較小。何(he)況布朗利和威爾(ěr)克對赫希菲爾德(de)方程進行修正🔴後(hou),提出的低壓🈲氣體(tǐ)粘❌度方程式,正适(shi)用于我們檢定裝(zhuāng)置,一☁️般檢定裝置(zhì)在檢定過程中,系(xi)統的壓力🚶都不高(gāo),都屬于低壓範疇(chou)的,所以對于🏒低壓(yā)氣體—壓縮空氣和(hé)蒸汽的粘度産值(zhí)可采用該方程式(shi)進行計算,即
由上(shàng)述可知,應先确定(ding)檢定裝置所采用(yong)的壓縮空氣🙇♀️和過(guo)熱蒸汽的操作溫(wēn)度條件,才可計算(suan)。
根據石化流量計(ji)量檢定站的情況(kuàng),确定壓縮空氣的(de)📱操作溫度🏃爲20℃,即爪(zhao)=20+273·15=293.15(K)。而蒸汽采用微過(guò)熱蒸汽,具體操作(zuo)條件是:操作壓力(lì)爲絕壓P絕=gkgfc/m名(注:可(kě)查的标準和工具(jù)書的表格中所涉(she)及到的壓力、粘度(dù)、密度等都是舊單(dān)位制,雖然均可以(yi)換算爲新單位制(zhi),考慮此文隻是論(lùn)證以壓縮空⭕氣代(dài)替蒸汽進行蒸汽(qi)流🎯量計檢定的道(dào)理,若轉換爲法定(ding)計量單位時,篇幅(fú)要加長,不❗利于說(shuō)明間題。何況實際(jì)應用時,在此結果(guo)㊙️的基礎上轉換即(jí)☔可,結果是一樣的(de)。因此,此文中均未(wèi)采用法定計量單(dān)⛹🏻♀️位),過熱溫度爲190℃(飽(bǎo)和溫度爲174.5℃),即
通過(guo)粘度計算結果表(biǎo)明,空氣和蒸汽在(zai)限定的操👈作溫度(dù)條件下,空氣的粘(zhān)度比蒸汽的粘度(du)大。
這裏先按保持(chi)體積量相同分析(xi)—可稱等體積法。已(yi)知蒸汽的操🏃作條(tiáo)件,即P絕=gkgf/cm2(Ikgf/ cm2=0.1MPa,下同),Tf=190℃，它的(de)密度由查表得知(zhī)ρ汽=4.3687kg/m3，所以㊙️空氣的密(mì)度爲
即當檢定蒸(zhēng)汽流量計時,本想(xiǎng)在操作絕壓爲P絕(jue)=9(kgf/ cm2),操作溫度爲190℃的過(guo)熱蒸汽條件下檢(jian)定,若改用壓縮空(kong)氣代替,按等體積(jī)法計算出,當空氣(qì)操作溫度爲20℃時😍,其(qí)操作壓力P絕=4.3647(kgf/ cm2)。
(或将(jiāng)空氣視爲理想氣(qì)體,由理想氣體方(fang)程式pv=RT得知壓力與(yu)密度、溫度等的關(guān)系式爲
兩種計算(suàn)結果約有萬分之(zhi)五的誤差,這是正(zhèng)常的,可以認爲是(shi)🌈空氣及蒸汽數據(jù)表本身的精度及(jí)計🐕算公🍓式本身的(de)精度等原因所造(zao)成的。)
若保持密度(du)ρ值相同—可稱等密(mì)度法。爲達到qm氣=ρ汽(qì),在ρ汽=ρ汽=4.3687(kg/m3)的條件下(xia),V氣/V汽=1.16546,即此時空氣(qì)的體積流量應比(bǐ)蒸汽流量增大爲(wei)1.14566倍。此時💘的空氣操(cao)作壓力可從空💋氣(qi)密度表_匕用内插(cha)法計算求出,也可(ke)用氣體方程式求(qiú)出。根據理想氣㊙️體(tǐ)的壓力👨❤️👨與密度、溫(wen)度等的關🍓系計算(suàn),此時的空氣操作(zuo)壓力爲
若已知蒸(zheng)汽流量計的現場(chǎng)運行條件,直接用(yong)現場蒸汽實💋際運(yùn)🚶♀️行條件,如其操作(zuò)壓力P絕=4(kgf/cm2),操作溫度(du)爲150℃(此壓🐪力下的飽(bǎo)和溫度爲143℃)時,可用(yòng)上述方法求出操(cāo)☂️作溫度爲20℃時壓縮(suō)空氣的操作壓力(li),計㊙️算如下。
首先按(àn)上述方法計算出(chu)此操作條件下的(de)蒸汽粘💋度。
(kgf/cm2)。在此操(cao)作狀态下,由于qm=Vρ, ρ值(zhi)不變,欲想達到ReD氣(qi)=ReD汽,且qm氣/qm汽=1.2716條件💞,v值(zhi)體📞積量應增大爲(wèi)原來量的1.2716倍。
通過(guo)上述計算可知,蒸(zheng)汽的壓力、溫度不(bu)同,所對應的壓縮(suo)空氣的操作壓力(li),在操作溫度一定(ding)的前題下(室溫)是(shì)不同的。也⭕可說,現(xiàn)場蒸汽運行條件(jian)盡管千差萬别,隻(zhi)要知道被檢定的(de)♍蒸汽流量計現場(chang)運🔴行的操作壓力(lì)、溫度等條件,如果(guǒ)以壓縮🔞空氣作介(jiè)質檢定蒸汽流量(liàng)計時,都可以求出(chu)其對應的操作壓(ya)力和溫度條件。
無(wú)論是用蒸汽流量(liàng)計現場運行條件(jiàn),求出壓縮空氣的(de)操作條件,進行蒸(zheng)汽流量計的檢定(dìng),還是用蒸汽流量(liang)計㊙️檢定裝置設計(jì)的蒸汽運行條件(jiàn),求出的壓縮空氣(qì)操作條件,進行蒸(zhēng)汽流量計檢定(從(cóng)檢定💯誤差等方面(mian)分析,兩種方法各(ge)有利弊),都存在一(yī)個在實驗室條件(jian)下檢定後👈,如何轉(zhuǎn)換到現場操作條(tiáo)件下運行的⭐儀📐表(biǎo)誤差問題。
3誤差的(de)消除
爲了适應上(shang)述轉換,檢定記錄(lù)表時,應增加如下(xià)内容,如下表所示(shì)。
從表中可以看出(chū),我們前面論證的(de)計算實質是将b值(zhi)轉換爲。值,檢定後(hòu)得到。1一。值後還需(xu)再進一步轉換。
第(dì)一步是将C值轉換(huàn)爲修正後的蒸汽(qì)流量d值。這個轉換(huàn)過程,實際是将常(chang)溫20℃下的量轉換爲(wei)對應蒸汽條件(溫(wen)度)下的量,因爲這(zhe)兩種狀态溫度相(xiang)差較大,會給不同(tong)類型、不同材質的(de)蒸汽流量計,造成(cheng)不同的影響,即産(chan)生的誤🌏差不同。對(duì)于孔闆差壓式流(liú)量計,孔闆的孔🥵徑(jing)受熱膨脹,孔徑變(biàn)爲D=D20·〔1+λD(t-20)〕;而🔴對夾裝式渦(wō)✂️街蒸汽流量🈲計,可(kě)采用K修=K〔1一λD(t一20)〕式。故(gù)依據此原🌏理來進(jin)行計算修正這部(bù)分誤差。而分流旋(xuán)翼式等蒸汽流量(liàng)計,應通過大量的(de)實踐數據,找出正(zhèng)☎️确的修正系數或(huò)修正公式。這項工(gong)作可以邊實踐邊(biān)積累,先找出粗的(de)(誤差較大)系數應(ying)用,以後再進一步(bù)作細🐉緻工作,最後(hou)找出正确的🤞修正(zhèng)因子,使理論上對(duì)應🌈的c值❌,很容易地(dì)轉換爲真🔆實條件(jiàn)🌏下的蒸汽量d值。
第(dì)二步是将修正後(hou)的蒸汽量d值轉換(huan)爲現場運行條件(jiàn)下☀️的蒸汽流量qm值(zhi)。
如果檢定蒸汽流(liú)量計的壓縮空氣(qì)的運行條件,是🌈在(zai)現場實際操作條(tiáo)件下推算出來的(de),流量計檢定後轉(zhuǎn)換到第一🧑🏽🤝🧑🏻步d值即(ji)可,d值也即是現場(chǎng)運行條件蒸汽量(liàng)qm值。如果🐕壓縮空❤️氣(qì)運行❌條件是由蒸(zheng)汽流量計檢定裝(zhuang)置、的固定的蒸汽(qì)條件推算出來的(de),還需要這第二步(bu)轉換。這個轉換可(ke)采用密度校正系(xi)數法進行修正。
4結(jié)論
采用壓縮空氣(qì)代替蒸汽檢定蒸(zheng)汽流量計,其意義(yì)重大,難度📱亦大。其(qi)檢定誤差分析也(yě)是難題之一,因🈲它(tā)涉及的‼️因素、環節(jiē)多,需作專題探讨(tao)。
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