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蒸汽流量測量精度的分析
發(fā)布時(shí)間:2022-3-16 08:18:21

摘要:本文就蒸汽流量測量中精度不高的原因進(jìn)行分析,根據(jù)蒸汽流量測量中的具體情況,并主要針對(duì)孔板流量計(jì),從一次節(jié)流元件、導(dǎo)壓管、到密度補(bǔ)償和相關(guān)系數(shù)的影響等方面進(jìn)行分析,提出了提高測量精度的方法。
1.引言
  在蒸汽流量測量中,由于蒸汽的特殊性質(zhì),測量不準(zhǔn)確是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。而提高蒸汽流量精度,--直是人們追求的目標(biāo)。目前使用的蒸汽流量測量儀表有標(biāo)準(zhǔn)孔板,渦街流量計(jì),彎管流量計(jì)等,使用最多的還是標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì),因此本文主要從孔板流量計(jì)的測量誤差展開分析,探討引起測量誤差的主要因素及其解決方法。
2.蒸汽流量測量中影響測量的主要因素及解決方法
2.1一次測量元件引起的誤差
  孔板流量計(jì)中的節(jié)流元件是尖銳的直角邊緣,流體在節(jié)流元件的入口收縮,根據(jù)伯努力方程,流速增加,壓力減小,孔板的測量原理就是根據(jù)孔板入口和出口的壓差進(jìn)行測量的?装迤解g后流出系數(shù)增大,產(chǎn)生測量誤差。流出系數(shù)對(duì)蒸汽流量測量的影響是普遍存在的。
  測量管也是節(jié)流裝置的組成部分,其結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)有重要的影響,測量管除滿足前10D后5D的要求外,還對(duì)內(nèi)表面的光滑度有要求。粗糙管的流速分布與光滑管是有區(qū)別的,流出系數(shù)也不相同,管道結(jié)垢、腐蝕,流出系數(shù)發(fā)生變化,產(chǎn)生測量誤差。
  對(duì)于孔板入口邊緣磨損的問題,我們可以選用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴,由于噴嘴入口是一個(gè)光滑的曲面,它的抗磨損,抗積污,抗變形程度遠(yuǎn)好于孔板,流出系數(shù)穩(wěn)定性也比孔板好,壓力損失也比孔板小得多,而且它的檢定周期為4年,大大減少了維護(hù)費(fèi)用。
  對(duì)于測量管的問題,在管道安裝時(shí)就盡量選用光滑度高,質(zhì)量好的管道,必要時(shí)請(qǐng)專業(yè)廠家定制測量管道、連接法蘭,冷凝器等,補(bǔ)償用的溫度和壓力測量點(diǎn)也可以統(tǒng)一開工獲取。雖說一次性投資高些,但由于投入使用后沒有特別原因,一般不進(jìn)行更換,還是使用周期越長越好,這樣綜.合經(jīng)濟(jì)效益還是高些。
2.2測量信號(hào)的傳遞失真
  測量信號(hào)傳遞是孔板前后的差壓信號(hào)經(jīng)導(dǎo)壓管傳遞到差壓變送器,由于結(jié)構(gòu)的不同,孔板流量計(jì)不同于渦街流量計(jì)那樣直接裝在管道上,它需要進(jìn)行信號(hào)傳遞。對(duì)于蒸汽流量測量而言,傳遞部分可由閥門,導(dǎo)壓管,冷凝器等部件組成。對(duì)于信號(hào)傳遞部件來講,應(yīng)保證傳遞信號(hào)不失真。實(shí)際使用中的大部分故障,往往是信號(hào)傳遞失真引起的。差壓信號(hào)產(chǎn)生的傳遞失真比作為補(bǔ)償用的溫度和壓力信號(hào)失真影響更大,必須引起注意。冷凝器在信號(hào)傳遞中處于關(guān)鍵位置,冷凝器中的液面保持一定高度,多余的冷凝液要回流到蒸汽管道,既要保證冷凝器中蒸汽很好地冷凝,又要使冷凝液回流暢通無阻。
  氣相導(dǎo)壓管的一次根部閥門應(yīng)保證蒸汽氣相進(jìn)入冷凝器,冷凝器里面多余的冷凝液回流到蒸汽管道,否則兩只冷凝器液面不能保持相平,會(huì)對(duì)差壓信號(hào)產(chǎn)生附加誤差。一次根部閥門盡量選用閘閥,保證壓力信號(hào)傳遞通暢無阻,減少測量誤差。
  測量用的導(dǎo)壓管要加保溫伴熱,否則冬季不能正常工作。不管采用電伴熱還是蒸汽伴熱,一定要保證兩只導(dǎo)壓管受熱均等,不然會(huì)因?qū)汗苤械囊后w的密度不同而產(chǎn)生附加差壓誤差。
  作為壓力補(bǔ)償用的變送器一般和壓力取壓口不在同一高度上,如果變送器比取壓口低,所測出的壓力為管道中蒸汽的壓力加上導(dǎo)壓管中冷凝液產(chǎn)生的壓力,可在變送器中進(jìn)行正遷移將這部分壓力遷移掉。使變送器測出的壓力為管道中實(shí)際蒸汽壓力。
2.3蒸汽密度問題產(chǎn)生的誤差
  測量蒸汽質(zhì)量流量時(shí)要根據(jù)蒸汽的密度進(jìn)行計(jì)算,因蒸汽的密度計(jì)算不準(zhǔn)確產(chǎn)生測量誤差。蒸汽流量測量儀表中渦街流量計(jì)是用工藝車間提供的蒸汽密度值為參考值,不是實(shí)際的密度值,得出的蒸汽流量會(huì)和實(shí)際流量有誤差。選用渦街流量計(jì)時(shí),最好選用能進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償?shù)男吞?hào),并且安裝測溫和測壓元件取得溫度和壓力數(shù)值。孔板式流量計(jì)測出的流量由DCS系統(tǒng)顯示,沒有進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。為了提高測量的精度,必須進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。對(duì)于孔板流量計(jì),取得差壓信號(hào)的同時(shí),還需測得溫度和壓力信號(hào),通過DCS中的專用軟件進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償。
2.4相關(guān)系數(shù)的影響
  流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε在一定范圍內(nèi)可看作常數(shù),但是,當(dāng)蒸汽的狀況偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí),其流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε就會(huì)發(fā)生變化,就不能視為常數(shù)。測量小流量時(shí),隨著雷諾數(shù)變小,流出系數(shù)C將產(chǎn)生較大的變化。測量高壓時(shí),則必須考慮氣體的可膨脹系數(shù)ε的影響,如果我們只補(bǔ)償密度變化的影響,即使實(shí)現(xiàn)了對(duì)密度的完全補(bǔ)償,其它各參數(shù)變化累加后的最大誤差仍達(dá)6%左右,其中,可膨脹系數(shù)ε引入的誤差最大。所以,要想提高儀表的測量精度,除補(bǔ)償密度外還應(yīng)考慮整個(gè)補(bǔ)償方程中其它參數(shù)變化的補(bǔ)償問題。DCS中的蒸汽測量模塊中,不僅有密度補(bǔ)償方式,還有流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε的修正辦法,只要我們選用合適的流量測量模塊,就能提高蒸汽流量的測量精度。
  一般認(rèn)為,蒸汽干度X較高(X≥95%)時(shí)流體可視為單相流體。溫度壓力補(bǔ)償可按通常方法進(jìn)行。但出現(xiàn)-定誤差。干度越低密度越大。在蒸汽干度較低(X<95%)時(shí),管道中的流體處于二相流狀態(tài)。情況嚴(yán)重時(shí),流體分層流動(dòng),產(chǎn)生誤差更大。目前還沒有在線的干度測量儀表測量蒸汽的干度,最好的辦法就是加強(qiáng)蒸汽傳輸管道的保溫,提高蒸汽的過熱度,使蒸汽的干度較高,測量也比較準(zhǔn)確。
3.結(jié)論
  由于目前使用的流量儀表測量蒸汽,由于被測介質(zhì)的特殊性,存在測量不準(zhǔn)確的情況,我們只有對(duì)可能產(chǎn)生的誤差原因進(jìn)行認(rèn)真分析,從一次檢測元件的安裝,到閥門、導(dǎo)壓管、冷凝器及差壓變送器的安裝,再對(duì)蒸汽密度的溫度壓力補(bǔ)償和相關(guān)參數(shù)的修正,都采取適當(dāng)措施加以防止可能出現(xiàn)的問題,才能提高蒸汽流量測量的精度。找到一條成功的蒸汽流量測量之路。

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