摘要:由于(yu)蒸汽系統(tong)溫度較高(gao),飽和蒸汽(qi)又易變爲(wei)氣液兩相(xiang)流,相比之(zhi)下測量難(nan)度大,甚至(zhi)無法測量(liang),因此對蒸(zheng)汽測量系(xi)統的要求(qiu)就要高于(yu)其他普通(tong)介質測量(liang),有些計量(liang)器具滿足(zu)不了要求(qiu)。各廠級間(jian)的蒸汽計(ji)量争議較(jiao)大,從長遠(yuan)來看,蒸汽(qi)計量工作(zuo)迫切需要(yao)提高精度(du)。本課題讨(tao)論多參數(shu)渦街流量(liang)計
對蒸汽(qi)計量的應(ying)用。
1前言
蒸(zheng)汽作爲重(zhong)要的二次(ci)能源，在節(jie)能降耗領(ling)域有着很(hen)重的角色(se),承鋼的能(neng)源短缺，降(jiang)成本是重(zhong)中之重要(yao)考慮的。進(jin)行節能降(jiang)耗活動,首(shou)先想到的(de)應是計量(liang),隻有準确(que)的計量才(cai)有資格說(shuo)節能了多(duo)少。随着公(gong)司蒸汽計(ji)量網絡的(de)完善，各加(jia)熱爐都進(jin)行了蒸汽(qi)回收的計(ji)量。承鋼在(zai)節能減排(pai)這.-塊應重(zhong)點想到蒸(zheng)汽的利用(yong),但怎麽衡(heng)量節能減(jian)排的量,蒸(zheng)汽計量就(jiu)尤爲顯的(de)重要。
2蒸汽(qi)流量的測(ce)量的知識(shi)
2.1.蒸汽流量(liang)測量不準(zhun)确是的原(yuan)因
2.1.1過熱蒸(zheng)汽
蒸汽是(shi)比較特殊(shu)的介質，一(yi)般情況下(xia)所說的蒸(zheng)汽是指過(guo)熱蒸汽。過(guo)熱蒸汽是(shi)由飽和蒸(zheng)汽加熱升(sheng)溫獲得。其(qi)中絕不含(han)液滴或液(ye)霧，屬于實(shi)際氣體。過(guo)熱蒸汽的(de)溫度與壓(ya)力參數是(shi)兩個獨立(li)參數，其密(mi)度應由這(zhe)兩個參數(shu)決定。
過熱(re)蒸汽在經(jing)過長距離(li)輸送後,随(sui)着工況(如(ru)溫度、壓力(li))的變化,特(te)别是在過(guo)熱度不高(gao)的情況下(xia)，會因爲熱(re)量損失溫(wen)度降低而(er)使其從過(guo)狀态進入(ru)飽和或過(guo)飽和狀态(tai)，轉變成爲(wei)飽和蒸汽(qi)或帶有水(shui)滴的過飽(bao)和蒸汽。飽(bao)和蒸汽突(tu)然大幅度(du)減壓，液體(ti)出現絕熱(re)膨脹時也(ye)會轉變成(cheng)爲過熱蒸(zheng)汽,這樣就(jiu)形成汽液(ye)兩相流介(jie)質。
2.1.2飽和蒸(zheng)汽
未經過(guo)熱處理的(de)蒸汽稱爲(wei)飽和蒸汽(qi)。它是無色(se)、無味不能(neng)燃燒又無(wu)[wiki]腐蝕[/wiki]性的(de)氣體。飽和(he)蒸汽中液(ye)滴或液霧(wu)的含量反(fan)映了蒸汽(qi)的質量,一(yi)般用千度(du)這一參數(shu)來表示。蒸(zheng)汽的幹度(du)是指單位(wei)體積飽和(he)蒸汽中幹(gan)蒸汽所占(zhan)的百分數(shu)，以“x”表示。
準(zhun)确計量飽(bao)和蒸汽流(liu)量比較困(kun)難，因爲飽(bao)和蒸汽的(de)幹度難以(yi)保證，一般(ban)流量計都(dou)不能準确(que)檢測雙相(xiang)流體的流(liu)量，蒸汽壓(ya)力波動将(jiang)引起蒸汽(qi)密.度的變(bian)化,流量計(ji)示值産生(sheng)附加誤差(cha)。所以在蒸(zheng)汽計量中(zhong)，必須設法(fa)保持測量(liang)點處蒸汽(qi)的幹度以(yi)滿足要求(qiu),必要時還(hai)應采取補(bu)償措施,實(shi)現準确的(de)測量。
2.2測量(liang)的分析
目(mu)前使用流(liu)量儀表測(ce)量蒸汽流(liu)量，測量介(jie)質都是指(zhi)單相的過(guo)熱蒸汽或(huo)飽和蒸汽(qi)。對于相流(liu)經常變化(hua)的蒸汽,肯(ken)定會存在(zai)測量不正(zheng)确的問題(ti)。這個問題(ti)的解決方(fang)法是保持(chi)蒸汽的過(guo)熱度，盡量(liang)減少蒸汽(qi)的含水量(liang),例如加強(qiang)蒸汽管道(dao)的保溫措(cuo)施,減少蒸(zheng)汽的壓力(li)損失等,以(yi)提高測量(liang)的正确率(lü)。然而這些(xie)方法并不(bu)能徹底解(jie)決蒸汽流(liu)量測量不(bu)正确的問(wen)題，解決這(zhe)一問題的(de)根本辦法(fa)是開發-種(zhong)可測兩相(xiang)流動介質(zhi)的流量儀(yi)表。
用于檢(jian)測氣體流(liu)量的流量(liang)計種類很(hen)多，以速度(du)式和容積(ji)流量計應(ying)用最普遍(bian)，它們的共(gong)同特點是(shi)隻能連續(xu)測定工況(kuang)下的體積(ji)流量，而體(ti)積流量又(you)是狀态的(de)函數，工作(zuo)狀态下的(de)體積流量(liang)不能确切(qie)的表示實(shi)際流量，工(gong)程上-般都(dou)以标準狀(zhuang)态體積流(liu)量或質量(liang)流量表示(shi)。所謂标準(zhun)狀态體積(ji)是0℃、1個标準(zhun)大氣壓下(xia)的氣體體(ti)積或20℃、1個标(biao)準大氣壓(ya)下的體積(ji)。以質量流(liu)量爲計量(liang)單位的情(qing)況,目前應(ying)用不多。采(cai)用刻度氣(qi)體流量計(ji)時,選定氣(qi)體正常溫(wen)度、壓力爲(wei)設計條件(jian)，将設計狀(zhuang)态下的體(ti)積流量折(she)算爲标準(zhun)體積流量(liang)或質量流(liu)量，其折算(suan)系數中含(han)有氣體密(mi)度的因素(su)，當氣體介(jie)質的工作(zuo)狀态偏離(li)設計狀态(tai),流量示值(zhi)将産生誤(wu)差。此外氣(qi)體介質的(de)組成、含量(liang)或溫度的(de)變化,對流(liu)量測量也(ye)産生影響(xiang)，所以蒸汽(qi)流量的測(ce)量更需要(yao)采取補償(chang)措施，并且(qie)因蒸汽的(de)狀态變化(hua)補償因素(su)也比較複(fu)雜。
過熱蒸(zheng)汽的密度(du)由蒸汽的(de)溫度、壓力(li)兩個參數(shu)決定,而且(qie)在參數的(de)不同範圍(wei)内,密度的(de)表達形式(shi)也不相同(tong),無法用同(tong)一通式表(biao)示,所以不(bu)能獲得統(tong)一的密度(du)計算公式(shi),隻能個别(bie)推導求得(de)溫度、壓力(li)補償公式(shi)。在溫度、壓(ya)力波動範(fan)圍較大的(de)場合,除進(jin)行溫度、壓(ya)力補償外(wai),還需要考(kao)慮對氣體(ti)膨脹系數(shu)ε的補償。
無(wu)論采用何(he)種流量計(ji)檢測飽和(he)蒸汽的流(liu)量，在蒸汽(qi)壓力波動(dong)的條件下(xia)工作，必須(xu)采取壓力(li)補償措施(shi),這是因爲(wei)在流量方(fang)程中，都含(han)有蒸汽密(mi)度的因素(su),工作條件(jian)與設計條(tiao)件不一緻(zhi)時,讀數會(hui)産生誤差(cha)，誤差的大(da)小和工作(zuo)壓力與設(she)計壓力偏(pian)差的大小(xiao)有關,P實>P設(she)将出現負(fu)誤差,否則(ze)将出現正(zheng)誤差。蒸汽(qi)的幹度條(tiao)件是關系(xi)到能否準(zhun)确計量蒸(zheng)汽流量的(de)重要條件(jian)，目前正在(zai)研制在線(xian)蒸汽幹度(du)檢測儀表(biao)，待幹度儀(yi)表應用于(yu)蒸汽流量(liang)計量與補(bu)償系統,必(bi)将進一步(bu)提高計量(liang)的準确性(xing)。目前應采(cai)取以下三(san)項措施:
(1)輸(shu)送蒸汽的(de)管路必須(xu)有良好的(de)保溫措施(shi)防止熱量(liang)損失。
(2)在蒸(zheng)汽管路上(shang)要逐段疏(shu)水,在管道(dao)的最
低處(chu)及儀表前(qian)的管道上(shang)應設置疏(shu)水器，及時(shi)排出冷凝(ning)水。
(3)鍋爐操(cao)作中應避(bi)免出現汽(qi)包液位過(guo)高現象,盡(jin)量減少負(fu)荷出現大(da)的波動。
2.3流(liu)量儀表的(de)選型
對于(yu)蒸汽計量(liang)在選擇流(liu)量儀表時(shi)應考慮5個(ge)主要因素(su):被測流體(ti)特性、生産(chan)工藝情況(kuang)、安裝條件(jian)、維護需求(qiu)以及流量(liang)儀表的特(te)性。這裏,着(zhe)重讨論流(liu)量儀表的(de)特性、安裝(zhuang)條件，維護(hu)需求以及(ji)選用流量(liang)儀表應注(zhu)意的幾個(ge)問題。目前(qian),測量蒸汽(qi)流量的儀(yi)表主要有(you)
渦街流量(liang)計
、差壓式(shi)(
孔闆流量(liang)計
、均速管(guan)、彎管)流量(liang)計、分流旋(xuan)翼式流量(liang)計、
阿牛巴(ba)流量計
、浮(fu)子式流量(liang)計等。
本課(ke)題讨論多(duo)參數渦街(jie)流量計對(dui)蒸汽計量(liang)的應用,是(shi)因爲其測(ce)量幾乎不(bu)受流體參(can)數(溫度壓(ya)力密度黏(nian)度)變化的(de)影響。
3渦街(jie)流量計
渦(wo)街流量計(ji)是基于卡(ka)門渦街原(yuan)理而研制(zhi)成功的一(yi)種新型流(liu)量計，由于(yu)它具有其(qi)它流量計(ji)不可兼得(de)的優點,70年(nian)代以來得(de)到了迅速(su)發展。據介(jie)紹,現在日(ri)本、歐美等(deng)發達國家(jia)使用渦街(jie)流量計的(de)比例大幅(fu)度上升,已(yi)經廣泛用(yong)于各個領(ling)域,将在未(wei)來流量儀(yi)表中占主(zhu)導地位，是(shi)孔闆流量(liang)計的理想(xiang)替代産品(pin)。
3.1渦街流量(liang)計的特點(dian)
(1)結構簡單(dan)牢固,無可(ke)動部件,長(zhang)期運行十(shi)分可靠;
(2)維(wei)護十分方(fang)便,安裝費(fei)用低;
(3)傳感(gan)器不直接(jie)接觸介質(zhi)，性能穩定(ding),壽命長;
(4)輸(shu)出是與流(liu)量成正比(bi)的脈沖信(xin)号,無零點(dian)漂移,精度(du)高,并方便(bian)與計算機(ji)聯網;
(5)測量(liang)範圍寬,量(liang)程比可達(da)1:10;
(6)壓力損失(shi)小,運行費(fei)用低,更具(ju)節能意義(yi);
(7)在一定的(de)雷諾數範(fan)圍内,輸出(chu)信号頻率(lü)不受流體(ti)物理性質(zhi)和組分變(bian)化影響，儀(yi)表系數僅(jin)與漩渦發(fa)生體的形(xing)狀和尺寸(cun)有關，測量(liang)流體的體(ti)積流量無(wu)需補償，調(diao)換配件後(hou)無需重新(xin)标定儀表(biao).的系數;
(8)應(ying)用範圍廣(guang),氣體、液體(ti)的流量均(jun)可測量;
(9)檢(jian)定周期爲(wei)2-4年。
3.2渦街流(liu)量計的局(ju)限性
(1)渦街(jie)流量計是(shi)一種速度(du)式流量計(ji),旋渦分離(li)的穩定性(xing)受流速影(ying)響，故它對(dui)直管段有(you)一定.的要(yao)求,一般是(shi)前10D、後5D;
(2)測量(liang)液體時,上(shang)限流速受(shou)壓損和氣(qi)蝕現象限(xian)制,一般是(shi)0.5--8m/s;
(3)測量氣體(ti)是,上限流(liu)速受介質(zhi)可壓縮性(xing).變化的限(xian)制，下限流(liu)速受雷諾(nuo)數和傳感(gan)器靈敏度(du)的限制,蒸(zheng)汽是8-25m/s;
(4)應力(li)式渦街流(liu)量計對振(zhen)動較爲敏(min)感,故在振(zhen)動較大的(de)管道安裝(zhuang)流量計時(shi)，管道要有(you)一定的減(jian)震措施;
(5)應(ying)力式渦街(jie)流量計采(cai)用壓電晶(jing)體作爲檢(jian)測傳感器(qi)，故其受溫(wen)度的限制(zhi)，-般爲-40-+300℃。
4渦街(jie)流量計的(de)安裝規範(fan)
(1)傳感器上(shang)遊應盡量(liang)避免安裝(zhuang)調節閥或(huo)半開閥門(men)，調節閥或(huo)半開閥門(men)安裝在傳(chuan)感器的下(xia)遊8DN(通徑的(de)八倍)之後(hou)。
(2)渦街流量(liang)傳感器的(de)上遊側和(he)下遊側應(ying)有較長的(de)直管段。其(qi)上、下遊直(zhi)管段長度(du)根據管道(dao)狀況不同(tong)而不同，直(zhi)管段的具(ju)體安裝長(zhang)度和要求(qiu)見下圖3。
(3)安(an)裝傳感器(qi)的直管段(duan)應盡可能(neng)的與傳感(gan)器通徑(DN)-緻(zhi)。若無法一(yi)緻時,應采(cai)用比傳感(gan)器通徑略(lue)大的管徑(jing)，誤差要≤3%并(bing)不超過5mm。
(4)被(bei)測介質含(han)有較多雜(za)質時,應在(zai)傳感器上(shang)遊直管段(duan)要求的長(zhang)度以外加(jia)裝過濾器(qi)。
(5)傳感器應(ying)避免安裝(zhuang)在有機械(xie)振動的管(guan)道上，并盡(jin)量避開強(qiang)電磁場幹(gan)擾。當振動(dong)不能避免(mian)時，應考慮(lü)在傳感器(qi)前後約2DN處(chu)的直管段(duan)上加固定(ding)支架。
5安裝(zhuang)步驟.
(1)将配(pei)備的專用(yong)法蘭分别(bie)焊接到上(shang)遊和下遊(you)直管段上(shang)，應使專用(yong)法蘭與直(zhi)管段的内(nei)徑嚴格保(bao)持垂直和(he)同心。
(2)将傳(chuan)感器夾裝(zhuang)在焊有專(zhuan)用法蘭的(de)上、下遊直(zhi)管段.上,并(bing)用螺栓緊(jin)固。應使上(shang)遊和下遊(you)直管段與(yu)傳感器保(bao)持同心。
(3)應(ying)注意傳感(gan)器的流向(xiang)标志要與(yu)管道内流(liu)體的流向(xiang)一緻。
6防爆(bao)型傳感器(qi)的安裝要(yao)求
防爆型(xing)傳感器必(bi)須與合适(shi)的關聯設(she)備安全栅(shan)組成本質(zhi)安全型防(fang)爆系統(見(jian)圖4),通過電(dian)源.信号安(an)全栅再連(lian)接到流量(liang)顯示儀表(biao)上。
(1)安裝前(qian)應在安全(quan)場所将傳(chuan)感器與防(fang)爆安全栅(shan)通電檢查(cha),無異常後(hou)再進行安(an)裝。在易爆(bao)場所安裝(zhuang)傳感器,應(ying)避免傳感(gan)器由高處(chu)墜落,不允(yun)許用重物(wu)敲擊傳感(gan)器和管道(dao)。
(2)傳感器必(bi)須與指定(ding)的安全栅(shan)組成防爆(bao)系統方可(ke)有效。與其(qi)它設備組(zu)成系統時(shi),防爆性能(neng).消失。絕對(dui)不允許将(jiang)安全栅安(an)裝在危險(xian)場所。傳感(gan).器與安全(quan)栅之間連(lian)接屏蔽電(dian)纜的分布(bu)電容和電(dian)感必須符(fu)合防爆銘(ming)牌上的規(gui)定值。.
7安裝(zhuang)渦街流計(ji)時應特别(bie)注意
(1)專用(yong)法蘭與直(zhi)管段焊接(jie)時,應卸下(xia)傳感器,一(yi)定不能帶(dai)着傳感器(qi)焊接法蘭(lan)。
(2)傳感器安(an)裝前,法蘭(lan)凹槽内必(bi)須放好密(mi)
封圈。
(3)取壓(ya)點和測溫(wen)點，應分别(bie)在傳感器(qi)的下遊3-5DN處(chu)和6~8DN處見圖(tu)5。
(4)高溫管道(dao)進行保溫(wen)處理時,不(bu)要将傳感(gan)器包起來(lai),以免導緻(zhi)損壞。
(5)連接(jie)渦街流量(liang)計的電纜(lan)走向,應盡(jin)可能遠離(li)強電磁場(chang)的幹擾場(chang)合。絕對不(bu)允許與高(gao)壓電纜一(yi)起敷設。屏(ping)蔽電纜應(ying)盡量縮短(duan),最大長度(du)不超，過500米(mi),且不得盤(pan)卷,以減少(shao)分布電感(gan)。
8結束語
蒸(zheng)汽流量測(ce)量還有很(hen)多問題亟(ji)待解決，在(zai)開發新的(de)測量技術(shu)的同時，我(wo)們更應注(zhu)重運用現(xian)代科學手(shou)段,進行應(ying)用技術深(shen)層次的開(kai)發,切實有(you)效地解決(jue)一些實際(ji)問題。
