摘(zhāi)要:通過使用新型的(de)抗振型渦(wō)街流(liú)量計 對(duì)飽和蒸(zhēng)汽流(liú)量進行測(cè)量的實踐,測量(liàng)數據的(de)結果表(biǎo)明達到試驗預(yù)期目的。蒸(zhēng)汽小(xiǎo)流量的測量失(shī)真問題和(hé)渦街流量計(jì)的振動(dòng)幹擾問題(tí)得到(dào)了解(jiě)決(jué)。
0前言
　　蒸(zhēng)汽已經伴(bàn)随機車和工業革命(mìng)走過幾(jǐ)個世紀。迄今爲止,蒸汽(qì)已成爲(wèi)現代技(jì)術不(bú)可或缺的(de)一部分。它(tā)被廣(guǎng)泛應(yīng)用于食品、紡織(zhī)、化工、醫藥(yào)、電力和供熱等(děng)工業領(lǐng)域[",爲現代社會(huì)生産了(le)豐富多彩(cǎi)的産(chǎn)品。
　　蒸汽的使用(yòng)是如(rú)此廣(guǎng)泛,因(yīn)此對蒸汽的流(liú)量測量成爲使用各方的(de)重要關注(zhù)點之(zhī)一。随(suí)着蒸汽(qì)應.用的(de)發展,對蒸汽流量測(cè)量的研究(jiū)工作也(yě)得(dé)到廣(guǎng)泛開展。
1蒸(zhēng)汽及(jí)其流(liú)量測量
1.1蒸(zhēng)汽概(gài)述
　　蒸汽是(shì)吸收潛(qián)熱(rè)後帶有一(yī)定(dìng)壓(yā)力的(de)水。蒸(zhēng)汽按狀态(tài)可(kě)分(fèn)爲(wèi)飽和蒸(zhēng)汽和過熱蒸汽(qì)。由鍋爐(lú)産生的(de)水蒸氣爲飽和蒸汽,飽和蒸汽(qì)加熱得到(dào)過熱(rè)蒸汽(qì)。圖1說(shuō)明了(le)各種狀(zhuàng)态(tài)蒸汽(qì)在不同溫(wēn)度及壓力下的轉換關系(xì)。
 
　　飽和蒸汽(qì)在蒸(zhēng)汽(qì)中(zhōng)占有相當大(dà)的比例(lì)，而濕蒸汽(qì)是飽和蒸(zhēng)汽實際存(cún)在的幾乎唯--形式。含有液(yè)滴或液霧(wù)的蒸汽稱(chēng)爲濕(shī)蒸汽。嚴格(gé)來說，飽和蒸汽或多(duō)或少都含(hán)有液滴(dī)或液霧(wù)的雙(shuāng)相流體，所(suǒ)以,不同狀(zhuàng)态下(xià)不能用同一氣(qì)體狀态方程式(shì)來描述。飽和蒸汽中液滴(dī)或液霧的含量反映(yìng)了蒸汽的質量(liàng),一般用幹度這(zhè)一參數來(lái)表示。
　　多年(nián)來的研究(jiū)普遍認爲飽和(hé)蒸汽(qì)具有如下(xià)特點:
1)飽和(hé)蒸汽(qì)的溫度與壓力之間一一(yī)對應(yīng),二者之間隻有一個獨立(lì)變量(liàng)。
2)飽和(hé)蒸汽容易(yì)凝結,在傳(chuán)輸過(guò)程中(zhōng)如有熱量損失,蒸汽中便(biàn)有液(yè)滴或液霧(wù)形成，并(bìng)導(dǎo)緻溫(wēn)度與(yǔ)壓力(lì)的(de)降低。
3)準确計(jì)量飽和蒸(zhēng)汽(qì)流(liú)量比(bǐ)較困難。因(yīn)爲飽和蒸(zhēng)汽的幹度(dù)難以保證(zhèng),一般流量計都不能(néng)準确檢測雙相(xiàng)流體的(de)流量,蒸汽壓力(lì)波動将(jiāng)引起(qǐ)蒸汽密度的變化,流量計(jì)示值(zhí)産生附加(jiā)誤差。
1.2蒸汽(qì)流量測量
對于蒸汽(qì)流量(liàng)測量的(de)研(yán)究和應用都指(zhǐ)出,影響(xiǎng)蒸汽流量準确計(jì)量的(de)因(yīn)素主要有以(yǐ)下幾方面:
1)實際(jì)蒸汽流量(liàng)低于(yú)流量計(jì)的可精(jīng)确計(jì)量(liàng)的最小(xiǎo)流量(liàng)(即(jí)量程比(bǐ)不足);
2)流量計上下遊(yóu)安裝(zhuāng)的直(zhí)管段不足(zú)(存在流動(dòng)擾動(dòng));
3)蒸汽(qì)的密度(dù)補償不(bú)正确(què)(測溫測壓(yā)不準);
4)蒸汽(qì)中含水(未作(zuò)幹(gàn)度補償);.
5)現(xiàn)場存在振(zhèn)動和幹擾(渦街(jiē)流量(liàng)計);
6)差壓(yā)傳(chuán)送誤差( 差(chà)壓式(shì)流量計(jì) )等(děng)等。
　　由(yóu)于蒸(zhēng)汽本身的(de)物理特性,即在(zài)輸送過程中常(cháng)常是(shì)以汽(qì)、水兩相流出(chū)現(即飽(bǎo)和蒸汽的(de)幹度小于(yú)100%),如果在蒸(zhēng)汽計量(liàng)中(zhōng)沒有對幹(gàn)度進行修(xiū)正，測量的(de)精度必定大爲下降(jiàng)[2]。在(zài)蒸汽計(jì)量中(zhōng),爲實(shí)現(xiàn)正确的測量，研究(jiū)的一一個方(fāng)向(xiàng)是設法保(bǎo)持測量點(diǎn)處的蒸汽幹度(dù)以滿足要求,必要時(shí)還要采取其他(tā)補(bǔ)償措施(shī)。近年(nián)來(lái)還有人(rén)提出“以能(néng)量替(tì)代質(zhì)量作爲蒸(zhēng)汽的結算(suàn)單位(wèi)”。
2蒸汽流量計選(xuǎn)型
2.1蒸汽(qì)流計的(de)類型及其優缺(quē)點
　　目(mù)前在(zài)工業上使用的(de)流量計的(de)類型非常多,其(qí)中适合蒸(zhēng)汽流量測(cè)量的(de)流量(liàng)計既(jì)有其(qí)優點,也(yě)有(yǒu)使用上的(de)缺(quē)點。爲确(què)保蒸汽流量計(jì)的性能和精度(dù),最重要的是選(xuǎn)用的流量(liàng)計要(yào)符合所(suǒ)使用的(de)工況(kuàng)。表1對各類蒸(zhēng)汽流量計的(de)優缺點和應用(yòng)情況進(jìn)行了比(bǐ)較。
 
　　國内目(mù)前使(shǐ)用比(bǐ)較流(liú)行的(de)蒸(zhēng)汽流量計有(yǒu) 孔闆(pǎn)流(liú)量計 、 渦(wō)街流(liú)量計 等。表(biǎo)2對某廠(chǎng)1990年(nián)在用(yòng)的流量計進行(háng)了初步統計[4],表(biǎo)明孔(kǒng)闆流量計和渦街流(liú)量計(jì)的使用占有主(zhǔ)流地位。
 
　　随(suí)着技(jì)術的進步和交(jiāo)流的增加(jiā),孔(kǒng)闆(pǎn)流量計在(zài)精度(dù)和穩定(dìng)性上的缺陷逐步被行(háng)業人士(shì)所(suǒ)認識(shí),近年(nián)來孔闆(pǎn)流(liú)量計安(ān)裝(zhuāng)量減(jiǎn)少。而渦街流量(liàng)計基于(yú)其(qí)原理(lǐ).上的固有優勢(shì),70年代以來(lái)得到了迅(xùn)速發展。據(jù)了解(jiě),現在日本(běn)、歐美(měi)等發(fā)達國(guó)家使用(yòng)渦街流(liú)量計(jì)的比例(lì)大(dà)幅度上升(shēng),已經(jīng)廣泛用于(yú)各個領域。渦(wō)街(jiē)流量計在全球儀表(biǎo)行業引起普(pǔ)遍(biàn)重視,被公(gōng)認爲未來(lái)有(yǒu)發展前(qián)景的(de)流量計之(zhī)一。渦街流(liú)量計(jì)将在未來流量儀表中占主導(dǎo)地位,是孔闆流(liú)量計的(de)理想替代産品。國内在(zài)近幾年開(kāi)始逐(zhú)步使用渦街流(liú)量計測量蒸汽流量(liàng),取(qǔ)得了不錯的效果。
2.2熱帶(dài)廠蒸汽工藝條(tiáo)件與環境(jìng)
　　熱帶(dài)廠目(mù)前使用的(de)蒸汽主要由加熱爐(lú)爐内管道(dào)汽化(huà)産(chǎn)生,蒸汽過渡(dù)儲存在汽(qì)包中。設(shè)計要求(qiú)汽包(bāo)工作壓力(lì)爲0.50~0.80mpa,正常工作壓(yā)力爲0.70mpa左右。汽(qì)包(bāo)産生的蒸(zhēng)汽流量爲(wèi)3.0t/h。蒸汽通過(guò)dn100的管道輸(shū)送，蒸汽終端用戶爲(wèi)食堂和浴(yù)室,蒸(zhēng)汽主(zhǔ)要用于加熱。圖(tú)2對熱帶廠(chǎng)的蒸(zhēng)汽去(qù)向作(zuò)了簡單的(de)說明(míng)。.
 
　　熱帶廠蒸汽(qì)使(shǐ)用量從一天的(de)時間(jiān)段來看,存在着用量(liàng)大小(xiǎo)變化大、短時間(jiān)集中用汽(qì)、大部分時(shí)間(jiān)用(yòng)汽小(xiǎo)而均(jun1)勻的(de)特點。按季節來看，冬(dōng)季的用(yòng)汽量要(yào)明顯(xiǎn)大于夏(xià)季(jì)。表3對熱帶(dài)廠的(de)蒸汽使(shǐ)用(yòng)情況(kuàng)作了(le)簡單分析。
 
　　表3表(biǎo)明(míng),測量熱(rè)帶廠蒸汽(qì)流量還需解決(jué)--個小(xiǎo)流量的問題。
2.3蒸汽流(liú)量(liàng)測量方(fāng)案
　　由于現場安(ān)裝流量計的條(tiáo)件限制,且(qiě)蒸汽管道(dào)附近的振(zhèn)動源比較多，受到頻繁的機械(xiè)振動(dòng)影響(xiǎng)，因此(cǐ)決定選用新型(xíng)的抗振(zhèn)型渦街(jiē)流量計。
　　該型渦(wō)街流量計(jì)在強(qiáng)度達(dá)2g、5~110hz的強(qiáng)大全(quán)向振動幹擾下,所有(yǒu)滿(mǎn)管式氣(qì)體流(liú)量計依舊(jiù)保(bǎo)持(chí)優于0.5%精度(dù)、插入式氣體流(liú)量計依(yī)舊保持(chí)優于1.0%的(de)精(jīng)度。它(tā)的所有(yǒu)指(zhǐ)标能(néng)符合形(xíng)式(shì)實驗要求，抗振性能(néng)良好，能解(jiě)決渦(wō)街流量(liàng)計(jì)由于(yú)振動(dòng)引起誤差(chà)的不(bú)足。
　　經過對(duì)檢測的(de)蒸汽現(xiàn)場數據測量和(hé)計算,發現該蒸(zhēng)汽處于熱水與(yǔ)蒸汽的臨界點,即發生溫度(dù)或(huò)者壓力(lì)的微弱(ruò)變化時(shí),蒸汽可(kě)能轉(zhuǎn)化爲熱水，也可能由熱水(shuǐ)轉化爲蒸(zhēng)汽。
　　根(gēn)據熱(rè)帶廠蒸汽(qì)使用情況(kuàng)、工藝條件及現場環(huán)境;對于(yú)可能出(chū)現的時爲熱水(shuǐ)、時爲蒸汽(qì)的情(qíng)形;制(zhì)定(dìng)了流量(liàng)計的安裝方案，即在(zài)流量計安(ān)裝上遊管(guǎn)道适(shì)當位(wèi)置安裝一(yī)隻用于減壓的閥門(mén),使得通過(guò)管道的熱水因(yīn)壓力的大幅度(dù)下降而(ér)變(biàn)成蒸(zhēng)汽。該方案通過(guò)降低壓力(lì)保證管道内(nèi)始終是(shì)單相蒸汽,爲蒸(zhēng)汽渦(wō)街流(liú)量計(jì)創造檢測必須的條(tiáo)件。
3效果分析
　　根據(jù)既定方(fāng)案在現場安(ān)裝(zhuāng)了抗(kàng)振(zhèn)型渦街(jiē)流量(liàng)計,安裝後(hòu)的效果見(jiàn)圖3。
 
　　流量計安裝(zhuāng)後進(jìn)行現場(chǎng)調(diào)試。小(xiǎo)流量測試采取的辦法是(shì)完全(quán)關閉下遊用戶的蒸汽閥(fá)門,使(shǐ)通過流量計(jì)的(de)蒸汽逐步(bù)減小至零,同時觀察(chá)二次(cì)儀表(biǎo)顯示(shì)的數(shù)據變化。經(jīng)過反複幾(jǐ)次(cì)的(de)測試(shì),均(jun1)觀察到(dào)蒸汽流量數據(jù)逐步(bù)變小直至(zhì)零流量的現象(xiàng)。這初步(bù)說明不(bú)存在小流量測量數(shù)據失真的情況。對各個時間蒸汽瞬間流(liú)量的記錄(表4.1)說(shuō)明随着終(zhōng)端用(yòng)戶蒸汽用量的變化,流量計的(de)測量數值(zhí)能準(zhǔn)确的(de)、實時(shí)的做出反應。
 
　　對(duì)渦街(jiē)流量(liàng)計的抗振(zhèn)性能用簡單方(fāng)法做(zuò)了(le)驗(yàn)證。在(zài)大流量和小(xiǎo)流量兩種(zhǒng)情況下(xià)，分别(bié)對(duì)流量計(jì)兩側(cè)的蒸汽管(guǎn)道進行大力度(dù)的敲擊,經多次(cì)試驗觀察(chá),未發(fā)現數據出現突然變化(huà)的(de)現象。這(zhè)說(shuō)明(míng)抗振型(xíng)渦街流量(liàng)計能處理振動對流(liú)量測量的(de)幹擾，能有效解(jiě)決渦街(jiē)流(liú)量計(jì)因振(zhèn)動引(yǐn)起誤差的(de)缺陷。
　　抗振(zhèn)型渦街蒸(zhēng)汽流量計(jì)使用一(yī)個月,對數(shù)據(jù)進行收集(jí)和統計(jì),得到每天蒸(zhēng)汽用(yòng)量(參(cān)見圖4)。
 
　　對圖(tú)4的進(jìn)行分(fèn)析可以得(dé)到下面(miàn)的結論,蒸汽的每天流(liú)量比較均(jun1)勻，變(biàn)化不(bú)大，流(liú)量曲(qǔ)線比較平緩,基本在(zài)14-19t/h之(zhī)間波動(dòng)。對照表4的瞬間(jiān)流量數據(jù),說明(míng)流量(liàng)計的(de)測量(liàng)數據(jù)是準确的(de)，與(yǔ)試驗預期的蒸汽用量符合。
4結語
　　渦街流量(liàng)計在蒸(zhēng)汽和低壓氣(qì)體的流量(liàng)測量(liàng)方面得到(dào)了廣泛應用,但抗振性差(chà)、抗幹(gàn)擾能力弱的缺陷局(jú)限了它的(de)應用。熱帶廠選(xuǎn)用抗振型渦街流量計進(jìn)行蒸(zhēng)汽流(liú)量(liàng)測量，從(cóng)使用效果(guǒ)上來看,能(néng)完全滿足(zú)小流量蒸(zhēng)汽(qì)在(zài)千擾(rǎo)信号強烈(liè)的環境下(xià)的測(cè)量使用。通過一(yī)段時間(jiān)的觀察(chá),流量計運行穩(wěn)定，測量數據準(zhǔn)确。抗(kàng)振型渦街(jiē)流量(liàng)計本身所(suǒ)具(jù)有(yǒu)的優勢,使(shǐ)得它在(zài)流量測(cè)量方(fāng)面得到更(gèng)多的應用(yòng)。

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