摘(zhai)要(yao):由于蒸(zheng)汽系統溫度較高,飽(bao)和(he)蒸(zheng)汽又(you)易變爲氣(qi)液兩(liang)相流,相比之下(xia)測量難度(du)大,甚(shen)至無(wu)法測量,因(yin)此對蒸汽(qi)測量系統(tong)的要求就(jiu)要高于(yu)其他普(pu)通介(jie)質測量,有(you)些計(ji)量器具滿足不(bu)了要(yao)求。各(ge)廠級間(jian)的(de)蒸汽(qi)計量争(zheng)議較大(da),從長遠(yuan)來(lai)看,蒸汽計(ji)量工作迫(po)切需要提(ti)高精度。本(ben)課(ke)題讨論(lun)多參數(shu)渦街流(liu)量計(ji)
對(dui)蒸汽計(ji)量的應(ying)用。
1前言(yan)
蒸汽(qi)作爲(wei)重要(yao)的二次能(neng)源，在節能(neng)降(jiang)耗領域(yu)有着很重(zhong)的角色,承鋼的(de)能源(yuan)短缺(que)，降成(cheng)本是(shi)重中(zhong)之重要考(kao)慮的(de)。進行(hang)節能降耗活動(dong),首先(xian)想到的(de)應(ying)是計(ji)量,隻有準确的(de)計量(liang)才(cai)有(you)資格(ge)說節能了多少(shao)。随着公司蒸汽(qi)計量(liang)網(wang)絡(luo)的完(wan)善，各加(jia)熱(re)爐都(dou)進行了蒸汽回(hui)收的計量。承鋼(gang)在節(jie)能減(jian)排這(zhe).-塊應(ying)重點想到(dao)蒸汽(qi)的(de)利用,但(dan)怎麽衡量節能(neng)減排(pai)的(de)量,蒸汽(qi)計量就尤(you)爲顯的重要(yao)。
2蒸汽流(liu)量的測量(liang)的知(zhi)識
2.1.蒸(zheng)汽流量測(ce)量不(bu)準确(que)是的(de)原因(yin)
2.1.1過(guo)熱蒸汽(qi)
蒸汽是比(bi)較特(te)殊的(de)介質，一般(ban)情況下所(suo)說的蒸汽(qi)是指過熱(re)蒸汽。過熱蒸汽(qi)是由(you)飽(bao)和蒸汽(qi)加熱升溫獲得。其中絕不含液(ye)滴或液霧(wu)，屬于實際(ji)氣(qi)體(ti)。過熱(re)蒸汽的(de)溫(wen)度與(yu)壓力參(can)數是兩(liang)個獨(du)立參(can)數，其(qi)密度(du)應由(you)這兩(liang)個參數(shu)決(jue)定。
過(guo)熱蒸汽在經過(guo)長距離(li)輸(shu)送後,随着(zhe)工況(如溫(wen)度、壓(ya)力)的變化(hua),特别(bie)是在(zai)過熱(re)度不(bu)高的(de)情況(kuang)下，會(hui)因爲熱量(liang)損失溫度降低(di)而使(shi)其從(cong)過狀(zhuang)态進入飽(bao)和或(huo)過飽(bao)和狀态，轉(zhuan)變成爲(wei)飽(bao)和蒸(zheng)汽或帶有水滴(di)的過(guo)飽(bao)和(he)蒸汽(qi)。飽和(he)蒸汽突然(ran)大幅(fu)度(du)減壓，液(ye)體出現絕熱膨(peng)脹時(shi)也會(hui)轉變成爲(wei)過熱蒸汽(qi),這樣就形成汽液兩相(xiang)流(liu)介質(zhi)。
2.1.2飽和蒸汽(qi)
未經(jing)過熱(re)處理的蒸(zheng)汽稱爲(wei)飽(bao)和蒸汽。它(ta)是無(wu)色、無(wu)味不能燃(ran)燒又(you)無[wiki]腐蝕[/wiki]性(xing)的氣(qi)體。飽和蒸(zheng)汽中液滴或液(ye)霧的(de)含量反映(ying)了蒸(zheng)汽的(de)質量(liang),一般(ban)用千度這(zhe)一參(can)數來表(biao)示(shi)。蒸汽(qi)的幹(gan)度是(shi)指單(dan)位體(ti)積(ji)飽和蒸(zheng)汽中幹蒸(zheng)汽所(suo)占的(de)百分數，以(yi)“x”表示。
準确計量(liang)飽和蒸(zheng)汽(qi)流量(liang)比較(jiao)困難(nan)，因爲飽和蒸汽的幹(gan)度難以保(bao)證，一(yi)般流量計(ji)都不(bu)能準确檢(jian)測雙(shuang)相流(liu)體的(de)流量(liang)，蒸汽壓力(li)波動(dong)将引起(qi)蒸汽密(mi).度的變化(hua),流量(liang)計示值産生附(fu)加誤(wu)差。所(suo)以在蒸汽(qi)計量(liang)中，必(bi)須設法保(bao)持測(ce)量點(dian)處蒸汽的(de)幹度以滿(man)足要(yao)求,必要時(shi)還應(ying)采取補償(chang)措施,實現(xian)準(zhun)确的測(ce)量。
2.2測量的分析
目前(qian)使(shi)用(yong)流量(liang)儀表測量(liang)蒸汽(qi)流量(liang)，測(ce)量介質(zhi)都是指單相的(de)過熱蒸汽(qi)或飽(bao)和蒸(zheng)汽。對(dui)于相流經常(chang)變(bian)化的(de)蒸汽,肯定(ding)會存(cun)在測(ce)量(liang)不正确(que)的問(wen)題(ti)。這(zhe)個問(wen)題的(de)解決方法(fa)是保持蒸汽的(de)過熱(re)度，盡(jin)量減(jian)少蒸汽的(de)含水量,例(li)如加強蒸(zheng)汽管(guan)道(dao)的(de)保溫(wen)措施(shi),減少蒸汽(qi)的壓(ya)力(li)損(sun)失等,以提高(gao)測量的(de)正确率(lü)。然而這(zhe)些方(fang)法并(bing)不能(neng)徹底(di)解決(jue)蒸汽(qi)流量(liang)測量不正(zheng)确的(de)問(wen)題，解決(jue)這一(yi)問題的根(gen)本辦法是開發(fa)-種可測兩相流(liu)動介質的(de)流量儀表。
用于(yu)檢測(ce)氣體流量(liang)的流(liu)量計(ji)種類很多(duo)，以速(su)度式和容積流(liu)量計應用(yong)最普(pu)遍，它(ta)們的(de)共同特(te)點(dian)是隻(zhi)能連(lian)續測(ce)定工況下的體(ti)積流(liu)量，而體積流量(liang)又是(shi)狀态的函(han)數，工(gong)作狀(zhuang)态下(xia)的體(ti)積(ji)流量不(bu)能确(que)切(qie)的(de)表示(shi)實際(ji)流量，工程(cheng)上-般都以(yi)标準狀态(tai)體積流量(liang)或質(zhi)量流量表示。所(suo)謂(wei)标準狀(zhuang)态體積是(shi)0℃、1個标(biao)準大(da)氣壓下的(de)氣體體(ti)積(ji)或20℃、1個(ge)标準(zhun)大氣壓下(xia)的體積。以質量(liang)流量(liang)爲(wei)計(ji)量單(dan)位的情況,目前(qian)應用不多(duo)。采用(yong)刻度(du)氣(qi)體(ti)流量計時,選定氣體(ti)正常溫度(du)、壓力爲設計條件，将(jiang)設計狀(zhuang)态(tai)下的體積(ji)流(liu)量折算(suan)爲标準體(ti)積流量或(huo)質(zhi)量流量(liang)，其折算系(xi)數中(zhong)含有(you)氣(qi)體(ti)密度(du)的因素(su)，當氣體(ti)介質的工(gong)作狀(zhuang)态偏離設(she)計狀态,流量示(shi)值将(jiang)産生誤(wu)差(cha)。此外氣體介(jie)質的組(zu)成、含量或(huo)溫度的變化,對流量(liang)測量(liang)也産生影(ying)響，所以蒸(zheng)汽流(liu)量的(de)測(ce)量(liang)更需(xu)要采(cai)取(qu)補償措(cuo)施，并(bing)且因蒸汽(qi)的狀(zhuang)态(tai)變化補(bu)償因(yin)素也(ye)比較(jiao)複雜(za)。
過(guo)熱(re)蒸汽(qi)的密(mi)度由(you)蒸汽(qi)的溫(wen)度、壓(ya)力兩(liang)個參(can)數決(jue)定,而(er)且在(zai)參數的不(bu)同範(fan)圍内(nei),密度(du)的表達形式也(ye)不相(xiang)同,無(wu)法用(yong)同一通(tong)式表示(shi),所以不能獲得(de)統一(yi)的密度計(ji)算公(gong)式(shi),隻(zhi)能個别推(tui)導求得溫(wen)度、壓(ya)力補(bu)償公式。在(zai)溫(wen)度、壓力(li)波動(dong)範圍較大(da)的場合,除進行(hang)溫度(du)、壓力(li)補償(chang)外,還(hai)需(xu)要(yao)考慮(lü)對氣體膨(peng)脹系(xi)數ε的(de)補償(chang)。
無論(lun)采用何種流量(liang)計檢(jian)測飽和蒸(zheng)汽的流量(liang)，在蒸(zheng)汽壓(ya)力波動的(de)條件下工(gong)作，必須采(cai)取壓(ya)力補(bu)償措施,這(zhe)是因(yin)爲在(zai)流量方程(cheng)中，都(dou)含(han)有蒸汽密度(du)的因(yin)素,工(gong)作條件與(yu)設計(ji)條件(jian)不(bu)一緻時(shi),讀數(shu)會産(chan)生誤(wu)差，誤(wu)差(cha)的大小(xiao)和工作壓(ya)力與(yu)設計(ji)壓(ya)力偏差(cha)的大(da)小有(you)關,P實(shi)>P設将(jiang)出現(xian)負誤(wu)差,否則将(jiang)出現(xian)正誤差。蒸(zheng)汽的(de)幹度(du)條件(jian)是關系到(dao)能否準确(que)計量(liang)蒸汽(qi)流量(liang)的重要(yao)條件，目(mu)前正在研(yan)制在(zai)線蒸(zheng)汽幹度檢(jian)測儀(yi)表，待(dai)幹度(du)儀表(biao)應用于蒸(zheng)汽流量計量與(yu)補償(chang)系(xi)統,必将(jiang)進一步(bu)提(ti)高計(ji)量的準(zhun)确性。目(mu)前應(ying)采取(qu)以下(xia)三項措施:
(1)輸送(song)蒸汽的管路必(bi)須有(you)良(liang)好(hao)的保(bao)溫措施(shi)防(fang)止熱量損(sun)失(shi)。
(2)在蒸汽(qi)管路(lu)上要(yao)逐段(duan)疏水(shui),在管(guan)道的(de)最
低處(chu)及(ji)儀表(biao)前的(de)管道上應(ying)設置(zhi)疏水(shui)器，及(ji)時排(pai)出冷(leng)凝水(shui)。
(3)鍋爐(lu)操作中應避免(mian)出(chu)現(xian)汽包(bao)液位過(guo)高(gao)現象(xiang),盡量(liang)減少負荷(he)出現大的(de)波動。
2.3流量儀表(biao)的選(xuan)型
對(dui)于蒸(zheng)汽計量在(zai)選(xuan)擇(ze)流量(liang)儀表時應考慮(lü)5個主(zhu)要因素:被(bei)測流體(ti)特(te)性、生(sheng)産工(gong)藝(yi)情況、安(an)裝條(tiao)件(jian)、維護需求以(yi)及(ji)流(liu)量儀(yi)表的特性(xing)。這裏(li),着重(zhong)讨(tao)論(lun)流量(liang)儀表的(de)特性、安(an)裝條(tiao)件，維(wei)護需(xu)求以及(ji)選(xuan)用流(liu)量儀(yi)表應注意(yi)的幾個(ge)問題。目前,測(ce)量蒸汽流(liu)量的儀表(biao)主要(yao)有
渦(wo)街(jie)流量計(ji)
、差壓式(shi)(
孔(kong)闆流(liu)量計(ji)
、均(jun)速(su)管、彎(wan)管)流量計、分流旋翼式流(liu)量計(ji)、
阿牛(niu)巴(ba)流量計(ji)
、浮子(zi)式流量計(ji)等。
本課題(ti)讨論(lun)多參(can)數渦(wo)街流(liu)量計(ji)對蒸(zheng)汽計量的(de)應用,是因(yin)爲其(qi)測(ce)量(liang)幾乎不受流體參數(shu)(溫度壓(ya)力密度(du)黏度(du))變化(hua)的影(ying)響。
3渦街流(liu)量計
渦街(jie)流量計是(shi)基于卡門渦街(jie)原理(li)而研(yan)制成(cheng)功的一(yi)種(zhong)新型(xing)流量計，由(you)于它(ta)具有(you)其(qi)它(ta)流量(liang)計不(bu)可兼得的(de)優點,70年代以來(lai)得到(dao)了迅(xun)速發(fa)展。據介紹(shao),現在日本、歐美等發(fa)達國家(jia)使(shi)用渦(wo)街流量計(ji)的比(bi)例大(da)幅(fu)度(du)上升(sheng),已經(jing)廣泛(fan)用于(yu)各個領(ling)域,将在(zai)未來(lai)流量儀表(biao)中占(zhan)主(zhu)導(dao)地位，是孔(kong)闆(pan)流量計(ji)的理想(xiang)替(ti)代産品。
3.1渦(wo)街流量計(ji)的特(te)點(dian)
(1)結(jie)構簡(jian)單牢(lao)固,無可動(dong)部件,長期運行(hang)十分(fen)可靠;
(2)維護(hu)十分方便,安裝(zhuang)費用(yong)低;
(3)傳(chuan)感器(qi)不直接(jie)接(jie)觸介(jie)質，性能(neng)穩定,壽(shou)命長(zhang);
(4)輸出(chu)是與流量成正比的(de)脈沖(chong)信(xin)号(hao),無零(ling)點漂移(yi),精度高(gao),并方便與計算機聯(lian)網(wang);
(5)測量範(fan)圍寬(kuan),量(liang)程比可達1:10;
(6)壓力損(sun)失小(xiao),運行(hang)費用(yong)低,更具節(jie)能意義;
(7)在(zai)一定的(de)雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内,輸出信(xin)号頻率不(bu)受流(liu)體物(wu)理性質和(he)組分變化影響(xiang)，儀表系(xi)數(shu)僅與(yu)漩渦發生體的(de)形狀(zhuang)和(he)尺寸有(you)關，測量流(liu)體的(de)體積流量(liang)無需(xu)補償(chang)，調換配件後無(wu)需重新标(biao)定儀表(biao).的(de)系數;
(8)應用(yong)範圍廣,氣(qi)體、液體(ti)的(de)流量(liang)均可(ke)測量;
(9)檢定(ding)周期爲(wei)2-4年(nian)。
3.2渦街(jie)流量(liang)計(ji)的(de)局限(xian)性
(1)渦(wo)街(jie)流量計(ji)是一(yi)種速(su)度式(shi)流量計,旋(xuan)渦分(fen)離的(de)穩定性受(shou)流速影響(xiang)，故它對直(zhi)管段有一(yi)定.的要(yao)求,一般(ban)是前(qian)10D、後5D;
(2)測(ce)量液(ye)體時(shi),上(shang)限(xian)流速受壓損和(he)氣蝕(shi)現象(xiang)限制(zhi),一般(ban)是0.5--8m/s;
(3)測量氣體是(shi),上限流速受介質可壓(ya)縮性.變(bian)化的(de)限制(zhi)，下限(xian)流速(su)受雷諾數(shu)和傳感器(qi)靈敏(min)度的限制(zhi),蒸汽(qi)是8-25m/s;
(4)應力式(shi)渦街(jie)流量(liang)計對(dui)振動(dong)較爲敏感(gan),故在(zai)振動較大的管(guan)道安裝(zhuang)流量計時，管(guan)道要有一(yi)定的減震(zhen)措施(shi);
(5)應力(li)式渦街流(liu)量計采用壓電晶體作(zuo)爲(wei)檢測(ce)傳感(gan)器，故(gu)其受溫度的(de)限制，-般(ban)爲-40-+300℃。
4渦街(jie)流量計(ji)的安(an)裝(zhuang)規範
(1)傳(chuan)感器(qi)上(shang)遊(you)應盡量避(bi)免(mian)安裝調(diao)節閥或半(ban)開閥門，調節(jie)閥或半(ban)開閥門安(an)裝在(zai)傳感器(qi)的(de)下遊(you)8DN(通徑的八(ba)倍)之後。
(2)渦街流量傳(chuan)感器的上(shang)遊側(ce)和下(xia)遊側應有(you)較長的直(zhi)管段(duan)。其上、下(xia)遊(you)直管(guan)段長度根據管(guan)道狀況不同而(er)不同(tong)，直管(guan)段的(de)具體(ti)安裝(zhuang)長度(du)和要求見(jian)下圖(tu)3。
(3)安裝(zhuang)傳感(gan)器的(de)直管段應盡可(ke)能的(de)與傳感器(qi)通徑(jing)(DN)-緻。若無法(fa)一緻(zhi)時(shi),應(ying)采用(yong)比傳感器(qi)通徑略大(da)的管徑，誤(wu)差要≤3%并不(bu)超過(guo)5mm。
(4)被測(ce)介(jie)質(zhi)含有(you)較多雜質(zhi)時,應在傳(chuan)感器上遊(you)直管段要(yao)求的(de)長度(du)以外加裝(zhuang)過濾器。
(5)傳感器應避(bi)免安裝在(zai)有機(ji)械(xie)振(zhen)動的(de)管道上，并盡量(liang)避開強(qiang)電磁場幹擾(rao)。當振(zhen)動不(bu)能避免時(shi)，應考(kao)慮在(zai)傳感器前(qian)後約2DN處(chu)的(de)直管(guan)段上(shang)加固定支(zhi)架。
5安裝步驟.
(1)将配備的專用法(fa)蘭分别(bie)焊接到(dao)上遊(you)和下(xia)遊直(zhi)管段上(shang)，應(ying)使專用法蘭與直管(guan)段的(de)内徑(jing)嚴格(ge)保持垂直和同(tong)心。
(2)将傳感器夾(jia)裝在焊有(you)專用(yong)法蘭的(de)上(shang)、下遊(you)直管(guan)段(duan).上,并用(yong)螺栓(shuan)緊(jin)固(gu)。應使(shi)上遊(you)和(he)下遊直(zhi)管段(duan)與(yu)傳(chuan)感器(qi)保持(chi)同心。
(3)應注(zhu)意傳感(gan)器(qi)的流(liu)向标志要與管(guan)道内流體(ti)的流向一緻。
6防爆型(xing)傳感(gan)器的(de)安裝(zhuang)要求(qiu)
防(fang)爆型傳(chuan)感器(qi)必須(xu)與合适的(de)關聯設備(bei)安全栅(shan)組(zu)成本質安(an)全(quan)型防爆(bao)系統(見圖(tu)4),通過(guo)電源(yuan).信(xin)号安全(quan)栅再連接(jie)到流量顯(xian)示(shi)儀表上(shang)。
(1)安裝(zhuang)前應(ying)在安(an)全場所将傳感(gan)器與防(fang)爆(bao)安全(quan)栅通電(dian)檢查,無(wu)異常(chang)後再(zai)進行安裝(zhuang)。在易爆場(chang)所安裝(zhuang)傳感器(qi),應避(bi)免傳感器(qi)由高處墜落,不允許用重物敲(qiao)擊傳(chuan)感器(qi)和管道。
(2)傳(chuan)感器(qi)必須(xu)與指(zhi)定(ding)的(de)安全(quan)栅組(zu)成防(fang)爆系(xi)統方可(ke)有(you)效。與(yu)其它設備(bei)組成(cheng)系統時(shi),防(fang)爆性能.消(xiao)失(shi)。絕(jue)對不(bu)允許(xu)将(jiang)安(an)全栅安裝(zhuang)在危(wei)險場(chang)所。傳(chuan)感.器(qi)與安全栅之間(jian)連接(jie)屏蔽電(dian)纜(lan)的分(fen)布電(dian)容和電感(gan)必須符合(he)防爆(bao)銘牌(pai)上(shang)的(de)規定(ding)值。.
7安(an)裝(zhuang)渦(wo)街流計時(shi)應特别注(zhu)意
(1)專用法(fa)蘭與(yu)直管(guan)段焊接時(shi),應卸下傳(chuan)感器,一定(ding)不(bu)能帶着(zhe)傳感(gan)器焊(han)接法蘭。
(2)傳感(gan)器安裝(zhuang)前,法(fa)蘭凹槽内(nei)必須(xu)放(fang)好密
封(feng)圈。
(3)取壓點和測(ce)溫點(dian)，應(ying)分(fen)别在(zai)傳感器的下遊3-5DN處和(he)6~8DN處見圖5。
(4)高(gao)溫管(guan)道進行保(bao)溫處(chu)理時,不要(yao)将傳感器包起(qi)來,以免(mian)導緻損(sun)壞。
(5)連(lian)接渦街流量計的電纜走(zou)向,應(ying)盡可(ke)能遠離強(qiang)電磁場的(de)幹擾場(chang)合(he)。絕對(dui)不允(yun)許(xu)與(yu)高壓(ya)電纜一起敷設。屏蔽電纜(lan)應盡(jin)量縮短,最大長(zhang)度不(bu)超(chao)，過(guo)500米,且(qie)不得盤(pan)卷(juan),以減(jian)少分(fen)布電感。
8結(jie)束語
蒸(zheng)汽(qi)流量(liang)測量(liang)還有很多(duo)問題(ti)亟(ji)待(dai)解決(jue)，在開(kai)發新的測(ce)量技術(shu)的(de)同時(shi)，我們更應(ying)注重(zhong)運用(yong)現(xian)代科學(xue)手段(duan),進行應用(yong)技術(shu)深層(ceng)次的(de)開發,切(qie)實有效(xiao)地解(jie)決一(yi)些實(shi)際問(wen)題(ti)。
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