摘要:通過(guo)使用新型的抗(kàng)振型渦街流量(liàng)計
對飽和蒸汽(qì)流量進行測量(liàng)的實踐,測量數(shù)據的結果表明(míng)達到試驗預期(qī)目的。蒸汽小流(liu)量的測量失真(zhēn)問題和渦街㊙️流(liu)量計的振動幹(gàn)擾問題得到了(le)解決。
0前言
蒸汽(qi)已經伴随機車(chē)和工業革命走(zou)過幾個世紀。迄(qì)今爲止,蒸❄️汽已(yi)成爲現代技術(shù)不可或缺的一(yī)部分。它被廣泛(fan)應用于食品、紡(fǎng)織、化工、醫藥、電(diàn)力和供熱☀️等工(gong)業領域[",爲現代(dài)社會生産了豐(fēng)富多彩的産品(pin)🧑🏽🤝🧑🏻。
蒸汽的使用是(shi)如此廣泛,因此(cǐ)對蒸汽的流量(liàng)測量成爲使用(yong)各方的重要關(guan)注點之一。随着(zhe)蒸汽應.用的發(fa)展,對蒸汽流量(liang)測量的研究工(gōng)作也得到廣泛(fan)開展。
1蒸汽及其(qi)流量測量
1.1蒸汽(qi)概述
蒸汽是吸(xi)收潛熱後帶有(you)一定壓力的水(shuǐ)。蒸汽按狀态可(ke)分爲飽和蒸汽(qi)和過熱蒸汽。由(you)鍋爐産生的水(shuǐ)蒸氣爲飽和蒸(zhēng)汽,飽和蒸汽加(jia)熱得到過熱蒸(zheng)汽。圖1說明了各(gè)種狀态蒸汽在(zai)不同溫度及壓(ya)力下的轉換關(guan)系。
飽和蒸汽在(zài)蒸汽中占有相(xiàng)當大的比例，而(ér)濕蒸汽是飽和(he)蒸汽實際存在(zài)的幾乎唯--形式(shì)。含有液滴或液(yè)霧的蒸汽稱爲(wei)濕蒸汽✏️。嚴格來(lai)說，飽和蒸汽或(huò)多⛷️或少都含有(you)液滴或液霧的(de)雙相流體，所以(yǐ),不同狀态下不(bú)能用同一氣體(ti)狀态方程式來(lai)描述。飽和蒸汽(qi)中液滴或液霧(wù)的含量反映了(le)蒸汽的質量,一(yi)般用幹度這一(yī)參數來表示。
多(duo)年來的研究普(pǔ)遍認爲飽和蒸(zhēng)汽具有如下特(tè)點:
1)飽和蒸汽的(de)溫度與壓力之(zhi)間一一對應,二(èr)者之間隻有🙇♀️一(yī)個獨✂️立變量。
2)飽(bao)和蒸汽容易凝(ning)結,在傳輸過程(cheng)中如有熱量損(sǔn)失✉️,蒸汽中便有(you)液滴或液霧形(xíng)成，并導緻溫度(dù)與壓力的降低(dī)。
3)準确計量飽和(he)蒸汽流量比較(jiào)困難。因爲飽和(he)蒸汽🈚的幹度🛀🏻難(nan)以保證,一般流(liú)量計都不能準(zhǔn)确檢測雙相流(liú)體的流量,蒸汽(qi)壓力波動将引(yin)起蒸汽密度的(de)變化,流量計示(shì)值産生💘附加誤(wu)差。
1.2蒸汽流量測(ce)量
對于蒸汽流(liú)量測量的研究(jiū)和應用都指出(chu),影響蒸汽流量(liang)準确計量的因(yin)素主要有以下(xià)幾方面:
1)實際蒸(zheng)汽流量低于流(liú)量計的可精确(què)計量的最小🥰流(liu)💋量(即量程🍓比不(bu)足);
2)流量計上下(xia)遊安裝的直管(guǎn)段不足(存在流(liú)動擾動♊);
3)蒸汽的(de)密度補償不正(zhèng)确(測溫測壓不(bú)準);
4)蒸汽中含水(shuǐ)(未作幹度補償(chang));.
5)現場存在振動(dong)和幹擾(渦街流(liu)量計);
6)差壓傳送(song)誤差(
差壓式流(liú)量計
)等等。
由于(yú)蒸汽本身的物(wù)理特性,即在輸(shu)送過程中常常(chang)✨是以汽💘、水兩相(xiang)流出現(即飽和(hé)蒸汽的幹度小(xiao)于100%),如果在蒸汽(qì)計量中沒🌈有對(dui)🙇♀️幹度進行修正(zhèng)，測量的精度必(bì)定大爲下降[2]。在(zai)蒸🚩汽計量中,爲(wei)實現正确的測(ce)量，研究的一一(yi)個方向是設法(fa)保持測量點處(chu)的蒸🐆汽幹度以(yǐ)滿足要求,必要(yào)時還要采取♈其(qi)他補償措♋施。近(jìn)年來還有人提(ti)出“以能量替代(dai)質量作爲蒸汽(qi)👨❤️👨的結算單位”。
2蒸(zheng)汽流量計選型(xíng)
2.1蒸汽流計的類(lèi)型及其優缺點(diǎn)
目前在工業上(shang)使用的流量計(jì)的類型非常多(duō),其中适合蒸汽(qì)流量測量的流(liu)量計既有其優(you)點,也有使👣用上(shàng)的缺點。爲㊙️确保(bǎo)蒸汽流量計的(de)性能和精度,最(zuì)重要的☂️是選用(yong)💰的流量計要符(fú)合所使用的工(gong)況。表👅1對各類蒸(zheng)汽流量計的優(you)缺點和應用情(qing)況進行了㊙️比較(jiào)。
國内目前使用(yòng)比較流行的蒸(zhēng)汽流量計有
孔(kong)闆流量計
、
渦街(jie)流量計
等。表2對(dui)某廠1990年在用的(de)流量計進行了(le)初步統計[4],表明(ming)孔闆流量計和(hé)渦街流量計的(de)使用占有主流(liu)地位。
随着技術(shù)的進步和交流(liu)的增加,孔闆流(liú)量計在精度和(hé)🌈穩定性上的缺(quē)陷逐步被行業(yè)人士所認識,近(jìn)年來孔闆流量(liang)計安裝量減少(shǎo)。而渦街流量計(jì)基于其原理㊙️.上(shàng)的固🔞有優勢,70年(nián)代以來得到了(le)迅速發展。據了(le)解,現在日本、歐(ou)美等發達國家(jia)使用渦街流量(liang)計的比例大幅(fú)度上升,已經廣(guang)泛用于✏️各個領(ling)域。渦街流量計(ji)在全球儀表行(hang)業引起普遍重(zhòng)視,被公認爲未(wei)來有發展前景(jǐng)的流量計之一(yī)🔅。渦街流量計将(jiāng)在未來流量儀(yí)表中占主導地(dì)位,是孔闆流量(liang)計的理想替代(dài)⭕産品。國内在近(jìn)幾年🙇♀️開始逐步(bu)使用渦街流量(liàng)計測量蒸汽流(liú)量,取得了不錯(cuo)的效✉️果。
2.2熱帶廠(chǎng)蒸汽工藝條件(jiàn)與環境
熱帶廠(chǎng)目前使用的蒸(zhēng)汽主要由加熱(rè)爐爐内管道汽(qì)♋化産生,蒸汽過(guò)渡儲存在汽包(bao)中。設計要求汽(qi)包工作壓力爲(wèi)0.50~0.80MPa,正常工作壓力(li)爲0.70MPa左右。汽包産(chan)生的蒸汽流量(liang)爲3.0t/h。蒸汽通過DN100的(de)管道輸送，蒸汽(qi)終端用戶爲🈚食(shi)堂和浴室,蒸汽(qi)主💯要用于加熱(rè)。圖2對熱帶廠的(de)蒸汽去向作了(le)簡單的說明。.
熱(rè)帶廠蒸汽使用(yong)量從一天的時(shí)間段來看,存在(zài)着用🔴量大小變(biàn)☂️化大、短時間集(jí)中用汽、大部分(fèn)時間用汽小而(er)均勻的特點。按(àn)季節來看，冬季(jì)的用汽量要明(ming)顯大于夏季。表(biao)3對熱帶廠的蒸(zheng)汽使用情況作(zuò)了簡單分析。
表(biǎo)3表明,測量熱帶(dai)廠蒸汽流量還(hái)需解決--個小流(liú)量的問題。
2.3蒸汽(qì)流量測量方案(an)
由于現場安裝(zhuāng)流量計的條件(jian)限制,且蒸汽管(guǎn)道附近🔞的振動(dòng)源比較多，受到(dào)頻繁的機械振(zhen)動影響，因此決(jué)🍉定選用新型的(de)☎️抗振型渦街流(liu)量計。
該型渦街(jie)流量計在強度(dù)達2g、5~110Hz的強大全向(xiang)振動幹擾下,所(suo)有滿管式氣體(ti)流量計依舊保(bao)持優于0.5%精度、插(chā)入式氣體流量(liàng)計依🐆舊保持優(you)于1.0%的精度。它的(de)所有指标能符(fú)合形式實驗要(yao)求，抗振性能👈良(liang)好，能解決渦街(jiē)流量計由于振(zhèn)動引起誤差的(de)不足。
經過對檢(jiǎn)測的蒸汽現場(chǎng)數據測量和計(jì)算,發現該蒸汽(qì)處于熱水與蒸(zhēng)汽的臨界點,即(ji)發生溫度或者(zhe)📞壓力🌈的微弱變(bian)化時,蒸汽可能(néng)轉化爲熱水，也(yě)可能🈲由熱水👨❤️👨轉(zhuǎn)化爲蒸汽。
根據(ju)熱帶廠蒸汽使(shǐ)用情況、工藝條(tiao)件及現場環境(jìng)🏃🏻♂️;對于可能出現(xian)的時爲熱水、時(shí)爲蒸汽的情形(xing);制定了流😍量計(jì)的安裝方案，即(jí)在流量計安裝(zhuāng)上遊管道适當(dāng)位📐置安裝一隻(zhi)用于減壓的閥(fá)門,使得通過管(guǎn)道的熱水因壓(yā)力的大幅度下(xià)降而變成蒸汽(qì)。該方☔案通過降(jiàng)低壓力保證管(guǎn)💜道内始終是👅單(dān)相蒸汽,爲💃🏻蒸汽(qi)渦街流量計創(chuàng)造檢測必須的(de)條件。
3效果分析(xi)
根據既定方案(an)在現場安裝了(le)抗振型渦街流(liu)量計,安裝後🔆的(de)效果見圖3。
流量(liàng)計安裝後進行(háng)現場調試。小流(liu)量測試采取的(de)辦法是完全關(guān)閉下遊用戶的(de)蒸汽閥門,使通(tōng)過流量計的蒸(zhēng)汽逐步減♈小至(zhi)零,同時觀察二(èr)次儀表顯👈示的(de)數✂️據變化。經過(guò)反複幾次的測(cè)試🌈,均觀察到蒸(zhēng)汽流量數🤩據逐(zhú)步變小直至零(líng)流量的現💁象。這(zhe)初步㊙️說明不存(cun)在小流量測量(liàng)數據失真的🙇♀️情(qing)況。對各個時間(jian)蒸汽瞬間流量(liang)的記錄(表4.1)說明(ming)随着終端用戶(hu)🈚蒸汽用量的變(bian)化,流量計的測(cè)量數值能準确(què)的、實時的做出(chu)反應。
對渦街流(liu)量計的抗振性(xing)能用簡單方法(fa)做了驗證。在💛大(dà)流量和小流量(liàng)兩種情況下，分(fen)别對流量計兩(liǎng)側的蒸汽管道(dao)進行大力度的(de)敲擊,經多次試(shì)驗觀察,未發👨❤️👨現(xian)數據出現突然(ran)變化🐆的現象。這(zhe)說明抗振型渦(wo)街流量計能處(chù)🌐理振動對♊流量(liang)測量的幹擾，能(néng)💃🏻有效解決渦街(jie)流量計因振動(dong)引起誤差的缺(que)陷。
抗振型渦街(jie)蒸汽流量計使(shǐ)用一個月,對數(shù)據進行收集和(hé)統計🧑🏾🤝🧑🏼,得到每天(tiān)蒸汽用量(參見(jian)圖4)。
對圖4的進行(hang)分析可以得到(dao)下面的結論,蒸(zheng)汽的每天流量(liàng)比較均勻，變化(hua)不大，流量曲線(xiàn)比較平緩,基本(ben)在🔞14-19t/h之間🌈波動㊙️。對(duì)照表4的🌈瞬間流(liu)量數據,說明流(liu)量計的測量數(shù)據是準确的，與(yǔ)試驗預期的蒸(zheng)汽用量☎️符合。
4結(jie)語
渦街流量計(jì)在蒸汽和低壓(yā)氣體的流量測(cè)量方面🐇得到了(le)🔞廣泛應用,但抗(kang)振性差、抗幹擾(rao)能力弱的缺陷(xian)局限了它的應(yīng)用。熱帶廠選用(yòng)抗振型渦街流(liu)量計進行蒸汽(qì)流量測量，從使(shǐ)用效果上來看(kan),能完全滿足小(xiǎo)流❗量蒸汽在千(qian)擾信号強烈的(de)環境下的測🧑🏾🤝🧑🏼量(liang)使用。通過一段(duàn)時間的觀察,流(liú)量計運行穩定(ding)，測💋量數據準确(què)。抗🔅振型渦街流(liú)量計本身所具(jù)有的優勢,使得(de)它在流量測量(liang)方面得到更多(duo)的應用。
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