摘要(yao):由于蒸汽系(xi)統溫度較高(gāo),飽和蒸汽又(yòu)易變爲氣液(ye)兩相流,相比(bi)之下測量難(nán)度大,甚至無(wú)法測量,因此(ci)對蒸汽測量(liang)系統的要求(qiú)就要高于其(qí)他普通介質(zhì)測量,有些計(ji)量器具滿足(zu)不了要求。各(ge)廠級間的蒸(zheng)汽計量争議(yì)較大,從長遠(yuǎn)來看,蒸汽計(jì)量工作迫切(qie)需要提高精(jīng)度。本課題讨(tǎo)論多參數渦(wo)街流量計
對(duì)蒸汽計量的(de)應用。
1前言
蒸(zhēng)汽作爲重要(yào)的二次能源(yuán)，在節能降耗(hào)領域有着很(hen)重的角色,承(chéng)鋼的能源短(duǎn)缺，降成本是(shì)重中之重要(yào)考慮的。進行(hang)節能降耗活(huo)動,首先想到(dào)的應是計量(liàng),隻有準确的(de)計量才有資(zi)格說節能了(le)多少。随着公(gong)司蒸汽計量(liàng)網絡的完善(shan)，各加熱爐都(dōu)進行了蒸汽(qi)回收的計量(liang)。承鋼在節能(neng)減排這.-塊應(ying)重點想到蒸(zheng)汽的利用,但(dàn)怎麽衡量節(jie)能減排的量(liang),蒸汽計量就(jiu)尤爲顯的重(zhong)要。
2蒸汽流量(liàng)的測量的知(zhī)識
2.1.蒸汽流量(liàng)測量不準确(què)是的原因
2.1.1過(guo)熱蒸汽
蒸汽(qi)是比較特殊(shu)的介質，一般(ban)情況下所說(shuo)的蒸汽是指(zhi)過熱蒸汽。過(guo)熱蒸汽是由(you)飽和蒸汽加(jiā)熱升溫獲得(dé)。其中絕不含(han)液滴或液霧(wù)，屬于實際氣(qi)體。過熱蒸汽(qi)的溫度與壓(yā)力參數是兩(liang)個獨立參數(shu)，其密度應由(yóu)這兩個參數(shu)決定。
過熱蒸(zhēng)汽在經過長(zhang)距離輸送後(hou),随着工況(如(ru)溫度、壓力)的(de)變化,特别是(shi)在過熱度不(bú)高的情況下(xià)，會因爲熱量(liang)損失溫度降(jiang)低而使其從(cong)過狀态進入(ru)飽和或過飽(bǎo)和狀态，轉變(biàn)成爲飽和蒸(zheng)汽或帶有水(shuǐ)滴的過飽和(hé)蒸汽。飽和蒸(zhēng)汽突然大幅(fú)度減壓，液體(ti)出現絕熱膨(peng)脹時也會轉(zhuan)變成爲過熱(re)蒸汽,這樣就(jiu)形成汽液兩(liang)相流介質。
2.1.2飽(bǎo)和蒸汽
未經(jing)過熱處理的(de)蒸汽稱爲飽(bǎo)和蒸汽。它是(shì)無色、無味不(bú)能燃燒又無(wu)[wiki]腐蝕[/wiki]性的氣(qì)體。飽和蒸汽(qi)中液滴或液(yè)霧的含量反(fǎn)映了蒸汽的(de)質量,一般用(yong)千度這一參(can)數來表示。蒸(zhēng)汽的幹度是(shì)指單位體積(jī)飽和蒸汽中(zhōng)幹蒸汽所占(zhan)的百分數，以(yi)“x”表示。
準确計(jì)量飽和蒸汽(qì)流量比較困(kun)難，因爲飽和(hé)蒸汽的幹度(du)難以保證，一(yī)般流量計都(dōu)不能準确檢(jian)測雙相流體(tǐ)的流量，蒸汽(qì)壓力波動将(jiang)引起蒸汽密(mi).度的變化,流(liú)量計示值産(chǎn)生附加誤差(chà)。所以在蒸汽(qì)計量中，必須(xu)設法保持測(ce)量點處蒸汽(qì)的幹度以滿(man)足要求,必要(yao)時還應采取(qu)補償措施,實(shí)現準确的測(ce)量。
2.2測量的分(fèn)析
目前使用(yong)流量儀表測(ce)量蒸汽流量(liang)，測量介質都(dou)是指單相的(de)過熱蒸汽或(huo)飽和蒸汽。對(dui)于相流經常(cháng)變化的蒸汽(qì),肯定會存在(zài)測量不正确(que)的問題。這個(ge)問題的解決(jue)方法是保持(chí)蒸汽的過熱(re)度，盡量減少(shǎo)蒸汽的含水(shuǐ)量,例如加強(qiang)蒸汽管道的(de)保溫措施,減(jiǎn)少蒸汽的壓(ya)力損失等,以(yi)提高測量的(de)正确率。然而(er)這些方法并(bìng)不能徹底解(jiě)決蒸汽流量(liàng)測量不正确(que)的問題，解決(jue)這一問題的(de)根本辦法是(shi)開發-種可測(ce)兩相流動介(jiè)質的流量儀(yí)表。
用于檢測(cè)氣體流量的(de)流量計種類(lei)很多，以速度(dù)式和容積流(liu)量計應用最(zui)普遍，它們的(de)共同特點是(shi)隻能連續測(cè)定工況下的(de)體積流量，而(ér)體積流量又(you)是狀态的函(hán)數，工作狀态(tài)下的體積流(liú)量不能确切(qie)的表示實際(ji)流量，工程上(shang)-般都以标準(zhǔn)狀态體積流(liu)量或質量流(liú)量表示。所謂(wei)标準狀态體(tǐ)積是0℃、1個标準(zhun)大氣壓下的(de)氣體體積或(huo)20℃、1個标準大氣(qì)壓下的體積(jī)。以質量流量(liang)爲計量單位(wèi)的情況,目前(qian)應用不多。采(cǎi)用刻度氣體(tǐ)流量計時,選(xuǎn)定氣體正常(cháng)溫度、壓力爲(wèi)設計條件，将(jiang)設計狀态下(xià)的體積流量(liàng)折算爲标準(zhun)體積流量或(huo)質量流量，其(qí)折算系數中(zhōng)含有氣體密(mi)度的因素，當(dang)氣體介質的(de)工作狀态偏(piān)離設計狀态(tài),流量示值将(jiang)産生誤差。此(cǐ)外氣體介質(zhì)的組成、含量(liàng)或溫度的變(bian)化,對流量測(cè)量也産生影(ying)響，所以蒸汽(qi)流量的測量(liàng)更需要采取(qǔ)補償措施，并(bing)且因蒸汽的(de)狀态變化補(bǔ)償因素也比(bi)較複雜。
過熱(re)蒸汽的密度(dù)由蒸汽的溫(wen)度、壓力兩個(ge)參數決定,而(er)且在參數的(de)不同範圍内(nèi),密度的表達(da)形式也不相(xiang)同,無法用同(tóng)一通式表示(shi),所以不能獲(huo)得統一的密(mì)度計算公式(shì),隻能個别推(tuī)導求得溫度(du)、壓力補償公(gōng)式。在溫度、壓(ya)力波動範圍(wéi)較大的場合(hé),除進行溫度(du)、壓力補償外(wài),還需要考慮(lü)對氣體膨脹(zhàng)系數ε的補償(cháng)。
無論采用何(he)種流量計檢(jian)測飽和蒸汽(qi)的流量，在蒸(zheng)汽壓力波動(dòng)的條件下工(gōng)作，必須采取(qǔ)壓力補償措(cuò)施,這是因爲(wèi)在流量方程(chéng)中，都含有蒸(zheng)汽密度的因(yin)素,工作條件(jian)與設計條件(jiàn)不一緻時,讀(du)數會産生誤(wù)差，誤差的大(da)小和工作壓(ya)力與設計壓(yā)力偏差的大(da)小有關,P實>P設(shè)将出現負誤(wu)差,否則将出(chū)現正誤差。蒸(zheng)汽的幹度條(tiáo)件是關系到(dào)能否準确計(ji)量蒸汽流量(liang)的重要條件(jian)，目前正在研(yán)制在線蒸汽(qì)幹度檢測儀(yí)表，待幹度儀(yí)表應用于蒸(zhēng)汽流量計量(liàng)與補償系統(tong),必将進一步(bu)提高計量的(de)準确性。目前(qián)應采取以下(xia)三項措施:
(1)輸(shu)送蒸汽的管(guǎn)路必須有良(liang)好的保溫措(cuo)施防止熱量(liàng)損失。
(2)在蒸汽(qì)管路上要逐(zhú)段疏水,在管(guan)道的最
低處(chu)及儀表前的(de)管道上應設(shè)置疏水器，及(ji)時排出冷凝(ning)水。
(3)鍋爐操作(zuo)中應避免出(chū)現汽包液位(wei)過高現象,盡(jìn)量減少負荷(hé)出現大的波(bo)動。
2.3流量儀表(biǎo)的選型
對于(yu)蒸汽計量在(zài)選擇流量儀(yí)表時應考慮(lǜ)5個主要因素(sù):被測流體特(tè)性、生産工藝(yì)情況、安裝條(tiao)件、維護需求(qiú)以及流量儀(yi)表的特性。這(zhe)裏,着重讨論(lun)流量儀表的(de)特性、安裝條(tiáo)件，維護需求(qiu)以及選用流(liú)量儀表應注(zhu)意的幾個問(wèn)題。目前,測量(liàng)蒸汽流量的(de)儀表主要有(yǒu)
渦街流量計(jì)
、差壓式(
孔闆(pǎn)流量計
、均速(sù)管、彎管)流量(liang)計、分流旋翼(yi)式流量計、
阿(a)牛巴流量計(jì)
、浮子式流量(liang)計等。
本課題(ti)讨論多參數(shù)渦街流量計(ji)對蒸汽計量(liang)的應用,是因(yīn)爲其測量幾(jǐ)乎不受流體(ti)參數(溫度壓(ya)力密度黏度(du))變化的影響(xiang)。
3渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)是基于卡門(mén)渦街原理而(ér)研制成功的(de)一種新型流(liú)量計，由于它(tā)具有其它流(liú)量計不可兼(jiān)得的優點,70年(nián)代以來得到(dào)了迅速發展(zhan)。據介紹,現在(zài)日本、歐美等(děng)發達國家使(shǐ)用渦街流量(liàng)計的比例大(dà)幅度上升,已(yi)經廣泛用于(yu)各個領域,将(jiāng)在未來流量(liàng)儀表中占主(zhǔ)導地位，是孔(kong)闆流量計的(de)理想替代産(chǎn)品。
3.1渦街流量(liàng)計的特點
(1)結(jie)構簡單牢固(gù),無可動部件(jian),長期運行十(shi)分可靠;
(2)維護(hu)十分方便,安(ān)裝費用低;
(3)傳(chuan)感器不直接(jie)接觸介質，性(xìng)能穩定,壽命(ming)長;
(4)輸出是與(yǔ)流量成正比(bi)的脈沖信号(hào),無零點漂移(yi),精度高,并方(fang)便與計算機(ji)聯網;
(5)測量範(fàn)圍寬,量程比(bi)可達1:10;
(6)壓力損(sǔn)失小,運行費(fèi)用低,更具節(jie)能意義;
(7)在一(yī)定的雷諾數(shù)範圍内,輸出(chu)信号頻率不(bu)受流體物理(lǐ)性質和組分(fèn)變化影響，儀(yí)表系數僅與(yǔ)漩渦發生體(ti)的形狀和尺(chi)寸有關，測量(liang)流體的體積(jī)流量無需補(bu)償，調換配件(jiàn)後無需重新(xin)标定儀表.的(de)系數;
(8)應用範(fàn)圍廣,氣體、液(ye)體的流量均(jun)可測量;
(9)檢定(dìng)周期爲2-4年。
3.2渦(wo)街流量計的(de)局限性
(1)渦街(jie)流量計是一(yī)種速度式流(liu)量計,旋渦分(fèn)離的穩定性(xing)受流速影響(xiang)，故它對直管(guan)段有一定.的(de)要求,一般是(shi)前10D、後5D;
(2)測量液(yè)體時,上限流(liu)速受壓損和(hé)氣蝕現象限(xiàn)制,一般是0.5--8m/s;
(3)測(ce)量氣體是,上(shang)限流速受介(jiè)質可壓縮性(xìng).變化的限制(zhì)，下限流速受(shòu)雷諾數和傳(chuan)感器靈敏度(dù)的限制,蒸汽(qì)是8-25m/s;
(4)應力式渦(wo)街流量計對(dui)振動較爲敏(min)感,故在振動(dòng)較大的管道(dào)安裝流量計(jì)時，管道要有(you)一定的減震(zhèn)措施;
(5)應力式(shì)渦街流量計(jì)采用壓電晶(jing)體作爲檢測(cè)傳感器，故其(qí)受溫度的限(xian)制，-般爲-40-+300℃。
4渦街(jiē)流量計的安(ān)裝規範
(1)傳感(gan)器上遊應盡(jin)量避免安裝(zhuāng)調節閥或半(bàn)開閥門，調節(jie)閥或半開閥(fa)門安裝在傳(chuán)感器的下遊(yóu)8DN(通徑的八倍(bèi))之後。
(2)渦街流(liu)量傳感器的(de)上遊側和下(xià)遊側應有較(jiào)長的直管段(duan)。其上、下遊直(zhí)管段長度根(gēn)據管道狀況(kuang)不同而不同(tong)，直管段的具(jù)體安裝長度(dù)和要求見下(xia)圖3。
(3)安裝傳感(gan)器的直管段(duan)應盡可能的(de)與傳感器通(tong)徑(DN)-緻。若無法(fa)一緻時,應采(cǎi)用比傳感器(qi)通徑略大的(de)管徑，誤差要(yào)≤3%并不超過5mm。
(4)被(bèi)測介質含有(yǒu)較多雜質時(shí),應在傳感器(qì)上遊直管段(duàn)要求的長度(dù)以外加裝過(guò)濾器。
(5)傳感器(qì)應避免安裝(zhuāng)在有機械振(zhen)動的管道上(shàng)，并盡量避開(kāi)強電磁場幹(gàn)擾。當振動不(bu)能避免時，應(ying)考慮在傳感(gan)器前後約2DN處(chu)的直管段上(shang)加固定支架(jia)。
5安裝步驟.
(1)将(jiang)配備的專用(yòng)法蘭分别焊(han)接到上遊和(hé)下遊直管段(duàn)上，應使專用(yong)法蘭與直管(guan)段的内徑嚴(yán)格保持垂直(zhi)和同心。
(2)将傳(chuan)感器夾裝在(zai)焊有專用法(fǎ)蘭的上、下遊(you)直管段.上,并(bìng)用螺栓緊固(gù)。應使上遊和(he)下遊直管段(duan)與傳感器保(bǎo)持同心。
(3)應注(zhù)意傳感器的(de)流向标志要(yao)與管道内流(liú)體的流向一(yi)緻。
6防爆型傳(chuan)感器的安裝(zhuang)要求
防爆型(xíng)傳感器必須(xu)與合适的關(guān)聯設備安全(quán)栅組成本質(zhì)安全型防爆(bào)系統(見圖4),通(tōng)過電源.信号(hao)安全栅再連(lián)接到流量顯(xian)示儀表上。
(1)安(an)裝前應在安(ān)全場所将傳(chuán)感器與防爆(bào)安全栅通電(dian)檢查,無異常(chang)後再進行安(an)裝。在易爆場(chang)所安裝傳感(gǎn)器,應避免傳(chuan)感器由高處(chù)墜落,不允許(xu)用重物敲擊(jī)傳感器和管(guan)道。
(2)傳感器必(bi)須與指定的(de)安全栅組成(cheng)防爆系統方(fāng)可有效。與其(qi)它設備組成(cheng)系統時,防爆(bào)性能.消失。絕(jue)對不允許将(jiang)安全栅安裝(zhuang)在危險場所(suǒ)。傳感.器與安(ān)全栅之間連(lián)接屏蔽電纜(lan)的分布電容(rong)和電感必須(xu)符合防爆銘(ming)牌上的規定(dìng)值。.
7安裝渦街(jiē)流計時應特(tè)别注意
(1)專用(yòng)法蘭與直管(guan)段焊接時,應(yīng)卸下傳感器(qì),一定不能帶(dai)着傳感器焊(han)接法蘭。
(2)傳感(gǎn)器安裝前,法(fa)蘭凹槽内必(bi)須放好密
封(feng)圈。
(3)取壓點和(hé)測溫點，應分(fèn)别在傳感器(qi)的下遊3-5DN處和(hé)6~8DN處見圖5。
(4)高溫(wēn)管道進行保(bǎo)溫處理時,不(bú)要将傳感器(qì)包起來,以免(miǎn)導緻損壞。
(5)連(lian)接渦街流量(liàng)計的電纜走(zou)向,應盡可能(néng)遠離強電磁(ci)場的幹擾場(chang)合。絕對不允(yun)許與高壓電(diàn)纜一起敷設(she)。屏蔽電纜應(yīng)盡量縮短,最(zui)大長度不超(chao)，過500米,且不得(de)盤卷,以減少(shǎo)分布電感。
8結(jie)束語
蒸汽流(liu)量測量還有(yǒu)很多問題亟(jí)待解決，在開(kai)發新的測量(liang)技術的同時(shí)，我們更應注(zhu)重運用現代(dai)科學手段,進(jin)行應用技術(shu)深層次的開(kāi)發,切實有效(xiao)地解決一些(xiē)實際問題。
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