摘要:由于蒸(zhēng)汽系統(tǒng)溫度較(jiào)高,飽和(hé)蒸汽又(yòu)易變爲氣液兩(liǎng)相流,相(xiàng)比之下(xià)測量難度大,甚至無法測(cè)量,因(yīn)此對蒸汽(qì)測量系統的要求就(jiù)要高于其他普(pǔ)通介(jiè)質測(cè)量,有(yǒu)些計量器具滿足不了(le)要(yào)求。各(gè)廠級(jí)間(jiān)的(de)蒸汽計量(liàng)争議較大(dà),從長遠來看(kàn),蒸(zhēng)汽計(jì)量工作迫(pò)切需要提(tí)高精(jīng)度。本(běn)課題讨論(lùn)多參(cān)數渦街流(liú)量計
對(duì)蒸汽計(jì)量的應用。
1前言(yán)
蒸汽作爲(wèi)重要(yào)的二次能(néng)源，在節能降耗(hào)領域(yù)有着很重(zhòng)的角(jiǎo)色,承鋼的(de)能源(yuán)短缺，降成本是重中之重要考(kǎo)慮的。進行節能(néng)降耗活動(dòng),首先(xiān)想到的應是計量,隻有準确的(de)計量才(cái)有資格說節能了多少(shǎo)。随着公司蒸(zhēng)汽(qì)計量(liàng)網絡的完(wán)善，各(gè)加熱爐都進行了蒸汽回(huí)收的(de)計(jì)量(liàng)。承鋼(gāng)在節能(néng)減排這(zhè).-塊應重點(diǎn)想到蒸汽(qì)的(de)利用,但(dàn)怎麽(me)衡(héng)量節能減排(pái)的量,蒸汽(qì)計量就尤(yóu)爲顯的重要。
2蒸(zhēng)汽流量的測(cè)量的知(zhī)識
2.1.蒸(zhēng)汽流量測(cè)量不準确(què)是的(de)原因(yīn)
2.1.1過熱蒸(zhēng)汽
蒸汽是比(bǐ)較特(tè)殊的介質，一般(bān)情況下所(suǒ)說的(de)蒸汽是(shì)指過熱(rè)蒸汽。過(guò)熱(rè)蒸汽(qì)是由飽和蒸汽(qì)加熱升溫(wēn)獲得。其中絕不含液滴(dī)或液(yè)霧，屬于實際氣體。過熱(rè)蒸汽(qì)的溫度與(yǔ)壓力參(cān)數是兩個獨(dú)立參數，其(qí)密度應(yīng)由這兩(liǎng)個參數決(jué)定。
過(guò)熱蒸汽在(zài)經過(guò)長距離(lí)輸送後(hòu),随着工況(kuàng)(如溫度、壓力)的變化(huà),特别(bié)是在過(guò)熱(rè)度不(bú)高的情況(kuàng)下，會(huì)因(yīn)爲(wèi)熱量(liàng)損失(shī)溫度降低而(ér)使(shǐ)其從過狀(zhuàng)态進入飽和或過飽(bǎo)和狀态，轉(zhuǎn)變成(chéng)爲飽(bǎo)和蒸汽或帶有水滴(dī)的過飽和(hé)蒸汽(qì)。飽和蒸汽突然大幅度減(jiǎn)壓，液(yè)體出(chū)現絕熱膨(péng)脹時(shí)也會轉變(biàn)成爲(wèi)過熱蒸汽(qì),這樣就形成汽液兩相流介質(zhì)。
2.1.2飽和蒸汽
未經(jīng)過熱處理的蒸(zhēng)汽稱爲飽和蒸(zhēng)汽。它(tā)是無(wú)色(sè)、無味不(bú)能燃(rán)燒又(yòu)無[wiki]腐蝕[/wiki]性的氣體。飽(bǎo)和蒸汽中(zhōng)液滴(dī)或液霧的(de)含量(liàng)反(fǎn)映了蒸(zhēng)汽的質量,一般(bān)用千度這一參數來(lái)表(biǎo)示(shì)。蒸汽(qì)的幹度是指單(dān)位體(tǐ)積飽和蒸(zhēng)汽中幹蒸(zhēng)汽所(suǒ)占的(de)百分數，以“x”表示。
準(zhǔn)确計量(liàng)飽和蒸汽流量(liàng)比較困難(nán)，因爲飽和蒸汽(qì)的幹度難以(yǐ)保證，一般流量計都不(bú)能準确檢測雙(shuāng)相流(liú)體的流量(liàng)，蒸汽(qì)壓力波動(dòng)将引起蒸汽密(mì).度的(de)變化,流量(liàng)計(jì)示值産生附(fù)加誤差。所以在(zài)蒸汽(qì)計(jì)量(liàng)中，必(bì)須設(shè)法保(bǎo)持測(cè)量點(diǎn)處蒸(zhēng)汽的(de)幹度以(yǐ)滿足要求,必(bì)要時還(hái)應(yīng)采取補償(cháng)措施(shī),實現(xiàn)準确(què)的測(cè)量。
2.2測量的分析(xī)
目前使用(yòng)流量(liàng)儀表測量蒸汽流量，測量介質(zhì)都是指單相的(de)過熱(rè)蒸汽或飽(bǎo)和蒸汽。對于相(xiàng)流經(jīng)常變化的(de)蒸汽,肯定會存(cún)在測量不正确(què)的問題。這個問(wèn)題的解決方法(fǎ)是保持(chí)蒸(zhēng)汽(qì)的過熱(rè)度(dù)，盡(jìn)量減少蒸汽的(de)含水(shuǐ)量,例如加(jiā)強蒸汽管道的保溫措施(shī),減少蒸汽(qì)的壓力損(sǔn)失等(děng),以提高(gāo)測量的(de)正确(què)率。然而這些方法并不能(néng)徹底(dǐ)解決蒸(zhēng)汽流量(liàng)測(cè)量(liàng)不正确的問(wèn)題，解決(jué)這一(yī)問題(tí)的根(gēn)本(běn)辦法是開發-種可測兩相流(liú)動介質的(de)流量儀表(biǎo)。
用于檢測(cè)氣體流量(liàng)的流(liú)量計種類很多(duō)，以速度式和容積流量計(jì)應用(yòng)最普遍，它們的(de)共同特點是隻能(néng)連續(xù)測定工(gōng)況下的(de)體積流(liú)量，而體(tǐ)積流量又是狀(zhuàng)态(tài)的函(hán)數，工作(zuò)狀态下的(de)體(tǐ)積流(liú)量不(bú)能确(què)切的表示實際(jì)流量(liàng)，工程(chéng)上-般都(dōu)以标準(zhǔn)狀态(tài)體積(jī)流量或(huò)質量流量表(biǎo)示。所謂标準狀(zhuàng)态體積是0℃、1個标(biāo)準大氣(qì)壓下的(de)氣體(tǐ)體積或20℃、1個标準大氣壓下(xià)的體積。以質量(liàng)流量(liàng)爲計量單位的情(qíng)況,目前(qián)應用(yòng)不多。采用(yòng)刻(kè)度氣體流量(liàng)計時,選定(dìng)氣體(tǐ)正常溫(wēn)度(dù)、壓力爲設計條件，将(jiāng)設計狀态下的(de)體積流量折算(suàn)爲标準(zhǔn)體積(jī)流量或質量(liàng)流量，其折算系數中含有氣體密度(dù)的(de)因素，當(dāng)氣體介質的工作狀态偏離設(shè)計狀(zhuàng)态,流量(liàng)示值将(jiāng)産生(shēng)誤差。此外氣體(tǐ)介質的組(zǔ)成、含量或(huò)溫(wēn)度的變化,對流量(liàng)測量也(yě)産(chǎn)生影(yǐng)響，所以蒸汽流(liú)量(liàng)的測量更需(xū)要采(cǎi)取補償措(cuò)施，并且(qiě)因蒸汽(qì)的狀态(tài)變化補(bǔ)償因素也比較(jiào)複雜(zá)。
過熱蒸汽(qì)的密度(dù)由(yóu)蒸汽(qì)的溫度(dù)、壓力兩(liǎng)個參數決定,而(ér)且在參數的不(bú)同範(fàn)圍内(nèi),密度(dù)的表(biǎo)達形式也(yě)不相同(tóng),無(wú)法用(yòng)同一通式表示,所以不能獲得(dé)統一(yī)的密度計(jì)算公式,隻(zhī)能個别推(tuī)導求(qiú)得溫(wēn)度、壓(yā)力(lì)補償公(gōng)式。在溫度、壓力(lì)波動範圍(wéi)較大(dà)的場合,除(chú)進行(háng)溫度、壓力補償外,還需(xū)要考慮對氣(qì)體膨脹系數ε的(de)補償。
無論(lùn)采用何(hé)種流(liú)量計檢測飽和蒸(zhēng)汽的流(liú)量，在蒸汽壓(yā)力(lì)波動的(de)條件下(xià)工(gōng)作，必(bì)須采取壓(yā)力補(bǔ)償措施,這(zhè)是因爲在流量方程(chéng)中，都含有(yǒu)蒸汽(qì)密度(dù)的(de)因素,工(gōng)作條件(jiàn)與(yǔ)設計條件(jiàn)不(bú)一(yī)緻時(shí),讀數會(huì)産生誤差，誤差(chà)的大小和(hé)工作壓力與設計(jì)壓力偏(piān)差(chà)的大小有(yǒu)關,p實>p設将出現負誤差,否則将(jiāng)出現(xiàn)正誤差。蒸(zhēng)汽的(de)幹度條件(jiàn)是關(guān)系到能否準确(què)計量蒸汽流量的重(zhòng)要條件，目(mù)前正在研(yán)制在(zài)線蒸(zhēng)汽幹(gàn)度(dù)檢測儀表(biǎo)，待幹度(dù)儀表(biǎo)應(yīng)用于蒸汽流量計(jì)量與補償系統,必将(jiāng)進一步提(tí)高計量的準(zhǔn)确(què)性。目(mù)前應采取以下(xià)三項(xiàng)措施:
(1)輸送(sòng)蒸汽的管路必(bì)須有良好的保(bǎo)溫措施防止熱(rè)量損失(shī)。
(2)在蒸汽管路上要逐段(duàn)疏水(shuǐ),在管道的(de)最
低處(chù)及(jí)儀表(biǎo)前的管道上應設置疏水器，及(jí)時排(pái)出冷凝水(shuǐ)。
(3)鍋爐操作(zuò)中應避免出現汽包(bāo)液位過(guò)高現象(xiàng),盡量(liàng)減(jiǎn)少(shǎo)負荷(hé)出現(xiàn)大的波動。
2.3流量儀(yí)表的選(xuǎn)型
對于蒸(zhēng)汽計量在(zài)選(xuǎn)擇流量(liàng)儀表(biǎo)時(shí)應(yīng)考慮5個主(zhǔ)要因素:被(bèi)測流體特性、生(shēng)産工藝(yì)情(qíng)況、安裝條件、維(wéi)護需求以(yǐ)及(jí)流(liú)量儀(yí)表的特性。這裏,着(zhe)重讨(tǎo)論流量(liàng)儀表的特性(xìng)、安裝條(tiáo)件，維護需(xū)求以(yǐ)及選用流(liú)量儀(yí)表應注意(yì)的幾個問題。目(mù)前,測量(liàng)蒸汽流(liú)量的儀表(biǎo)主要(yào)有
渦(wō)街(jiē)流量計(jì)
、差壓式(shì)(
孔闆流量計
、均速管、彎(wān)管)流量計、分流(liú)旋翼式流量計(jì)、
阿牛(niú)巴(bā)流量計(jì)
、浮子式流(liú)量計(jì)等(děng)。
本課題讨論(lùn)多參數渦(wō)街流(liú)量計對蒸(zhēng)汽計(jì)量的(de)應用,是因(yīn)爲其測(cè)量幾乎(hū)不(bú)受(shòu)流(liú)體參數(shù)(溫度壓力密(mì)度黏度)變化的影(yǐng)響。
3渦(wō)街流量計
渦街(jiē)流量計是(shì)基于卡門渦街原理而研制成功的一種新型(xíng)流量計(jì)，由(yóu)于它(tā)具有其它流量(liàng)計不可兼得的(de)優點,70年代以來(lái)得到了(le)迅(xùn)速發展。據介紹,現在日本、歐美(měi)等發(fā)達國家(jiā)使用渦(wō)街流量計的(de)比例大幅度(dù)上升,已經(jīng)廣泛用于(yú)各個領(lǐng)域,将在未(wèi)來(lái)流量(liàng)儀表(biǎo)中占主導(dǎo)地位，是孔闆流量計(jì)的理想(xiǎng)替(tì)代産(chǎn)品。
3.1渦街流量計(jì)的特點
(1)結構簡(jiǎn)單牢固,無(wú)可(kě)動(dòng)部件,長期(qī)運行(háng)十分可(kě)靠(kào);
(2)維護(hù)十分方便(biàn),安裝費(fèi)用低;
(3)傳感器(qì)不直接接觸(chù)介(jiè)質，性(xìng)能穩定,壽命長;
(4)輸出是與流量成正比的(de)脈沖信号(hào),無零(líng)點漂移,精度高(gāo),并方便與(yǔ)計算(suàn)機聯(lián)網;
(5)測量範圍寬,量程比可達1:10;
(6)壓力損失小(xiǎo),運行(háng)費用低,更(gèng)具節(jiē)能意義;
(7)在(zài)一定(dìng)的雷(léi)諾數(shù)範圍内(nèi),輸出信(xìn)号頻率不受流(liú)體物(wù)理性質(zhì)和(hé)組分變化(huà)影響(xiǎng)，儀表(biǎo)系數僅與(yǔ)漩渦發生(shēng)體的(de)形狀和尺寸有(yǒu)關，測量流(liú)體的體積流量(liàng)無需補償(cháng)，調換配件(jiàn)後無需重新标(biāo)定儀表.的系數(shù);
(8)應用範(fàn)圍(wéi)廣,氣(qì)體、液體的(de)流量均可測(cè)量;
(9)檢定(dìng)周期(qī)爲2-4年(nián)。
3.2渦街(jiē)流量計的局限(xiàn)性
(1)渦(wō)街流量計(jì)是一(yī)種(zhǒng)速度式(shì)流量(liàng)計,旋渦分(fèn)離的(de)穩定(dìng)性受(shòu)流速影(yǐng)響，故它對直管段有一(yī)定.的要求(qiú),一般是前(qián)10d、後(hòu)5d;
(2)測(cè)量液(yè)體時,上限流速受壓損(sǔn)和氣蝕(shí)現象限(xiàn)制,一般是0.5--8m/s;
(3)測量氣體是,上限流速受介(jiè)質可壓縮性.變(biàn)化的(de)限制，下限(xiàn)流速受雷諾數(shù)和傳(chuán)感器靈敏度的限制,蒸汽(qì)是8-25m/s;
(4)應力式(shì)渦街(jiē)流量(liàng)計對振動(dòng)較爲敏感,故在振動較大(dà)的管(guǎn)道安裝流(liú)量計時，管道(dào)要有一(yī)定的(de)減(jiǎn)震(zhèn)措施(shī);
(5)應力(lì)式渦街流(liú)量計采用壓電晶體(tǐ)作爲檢測(cè)傳感器，故(gù)其受(shòu)溫(wēn)度(dù)的(de)限(xiàn)制，-般(bān)爲-40-+300℃。
4渦街流(liú)量計(jì)的安(ān)裝規範
(1)傳(chuán)感器上(shàng)遊應盡量避(bì)免安(ān)裝調(diào)節閥或半(bàn)開閥門，調節閥或(huò)半(bàn)開閥門安(ān)裝在(zài)傳感(gǎn)器的下遊(yóu)8dn(通徑的八(bā)倍)之(zhī)後。
(2)渦(wō)街流量傳(chuán)感器(qì)的上(shàng)遊(yóu)側和下(xià)遊(yóu)側(cè)應有(yǒu)較長的直(zhí)管段。其上(shàng)、下遊(yóu)直管(guǎn)段長度根(gēn)據管(guǎn)道狀況(kuàng)不同(tóng)而(ér)不同(tóng)，直管(guǎn)段的(de)具體安裝長度和要求見(jiàn)下圖3。
(3)安裝傳感(gǎn)器的(de)直管段應盡(jìn)可能的(de)與傳感器通徑(dn)-緻。若(ruò)無法(fǎ)一緻(zhì)時,應采用比(bǐ)傳感器(qì)通徑(jìng)略大的管徑，誤(wù)差要(yào)≤3%并不(bú)超過(guò)5mm。
(4)被測(cè)介質含有(yǒu)較多雜質時,應在傳(chuán)感器上遊(yóu)直管段要求的(de)長度以(yǐ)外加裝(zhuāng)過濾(lǜ)器。
(5)傳感器應避(bì)免安裝在(zài)有機械振動的(de)管道上，并盡量(liàng)避開強電磁場(chǎng)幹擾(rǎo)。當振動不(bú)能避免(miǎn)時(shí)，應考(kǎo)慮在傳感器前(qián)後約2dn處的(de)直管(guǎn)段上加固定支(zhī)架。
5安(ān)裝步驟.
(1)将(jiāng)配備的專用法(fǎ)蘭分别焊(hàn)接到(dào)上遊(yóu)和下遊直(zhí)管段上(shàng)，應(yīng)使專用法(fǎ)蘭(lán)與直管(guǎn)段的(de)内徑(jìng)嚴格保持(chí)垂直和同(tóng)心。
(2)将(jiāng)傳感(gǎn)器(qì)夾(jiá)裝在焊有專用(yòng)法蘭(lán)的上、下遊直管(guǎn)段.上(shàng),并用(yòng)螺栓緊(jǐn)固。應使上遊和下(xià)遊直(zhí)管段與(yǔ)傳感器保持同心。
(3)應注(zhù)意傳(chuán)感器(qì)的流向标(biāo)志要與管(guǎn)道内流體(tǐ)的流(liú)向一(yī)緻。
6防爆型(xíng)傳感器(qì)的(de)安裝(zhuāng)要求
防(fáng)爆型傳(chuán)感器必須(xū)與合(hé)适的(de)關聯設備(bèi)安全(quán)栅(shān)組成本質安全(quán)型防爆系統(tǒng)(見圖4),通過(guò)電源(yuán).信号(hào)安全(quán)栅再連接到流量顯(xiǎn)示儀(yí)表上(shàng)。
(1)安裝前(qián)應(yīng)在安(ān)全場(chǎng)所将(jiāng)傳感(gǎn)器與防爆(bào)安全(quán)栅通(tōng)電檢查,無(wú)異常後再進行(háng)安裝。在易(yì)爆場(chǎng)所安裝傳感器(qì),應避(bì)免(miǎn)傳(chuán)感器(qì)由高(gāo)處墜落,不允許用重物敲(qiāo)擊傳感(gǎn)器和管道。
(2)傳感(gǎn)器必須(xū)與指定(dìng)的安全(quán)栅組(zǔ)成防爆系(xì)統方可有(yǒu)效。與(yǔ)其它(tā)設(shè)備組成系統時,防爆性(xìng)能.消失。絕(jué)對不(bú)允許将安全栅安裝在危險場(chǎng)所。傳(chuán)感.器與安(ān)全栅之間連接屏(píng)蔽電纜的分(fèn)布電(diàn)容(róng)和電感必須符(fú)合防爆(bào)銘牌(pái)上的規定(dìng)值。.
7安(ān)裝渦(wō)街流計時(shí)應特别注(zhù)意
(1)專用法蘭與(yǔ)直管段焊接時(shí),應卸下(xià)傳(chuán)感器(qì),一定不能帶着(zhe)傳感器(qì)焊接法(fǎ)蘭。
(2)傳感器安裝(zhuāng)前,法蘭(lán)凹槽内(nèi)必須放(fàng)好密
封(fēng)圈。
(3)取壓點和測(cè)溫點(diǎn)，應分别在(zài)傳感器(qì)的下遊(yóu)3-5dn處和6~8dn處見(jiàn)圖5。
(4)高(gāo)溫管道進行保溫處(chù)理時(shí),不要将傳(chuán)感器(qì)包起(qǐ)來,以免導緻(zhì)損(sǔn)壞。
(5)連接渦街流量計的電纜走(zǒu)向,應盡可能遠離強電磁(cí)場的(de)幹擾(rǎo)場合(hé)。絕(jué)對不允(yǔn)許(xǔ)與(yǔ)高壓(yā)電纜一起敷設(shè)。屏蔽電纜應盡(jìn)量(liàng)縮短,最(zuì)大長(zhǎng)度不超，過500米,且(qiě)不得盤卷(juàn),以減(jiǎn)少分(fèn)布電感。
8結(jié)束語
蒸汽流量(liàng)測量(liàng)還有很多(duō)問題亟待(dài)解決，在開發(fā)新的測(cè)量技(jì)術的(de)同時(shí)，我們(men)更應注重(zhòng)運用(yòng)現代科學手段,進行應用(yòng)技術深層(céng)次的(de)開發(fā),切(qiē)實有效(xiào)地解決一些實際問題。
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