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在飽和蒸汽和過熱蒸汽測量中渦街流量計應(yīng)用

渦街流量計的測量包括三個重要參數(shù):壓力、溫度、頻率。通過三個參數(shù)的測量和蒸汽所處的狀態(tài)計算出蒸汽的噸數(shù),作為結(jié)算的依據(jù)。
如果蒸汽所處的狀態(tài)為飽和蒸汽,只要測量壓力或溫度中的一項和測量的頻率就能計算出蒸汽的用量,因為飽和蒸汽中壓力與溫度是一一對應(yīng)的關(guān)系,對于過熱蒸汽必須同時測量壓力和溫度的值,過熱度的高低對蒸汽的計量影響比較大。
壓力:因為對于一定的蒸汽量來說,蒸汽壓力越高,對應(yīng)的密度越大,因此蒸汽計量數(shù)越大,當壓力1MPa時,其對應(yīng)的飽和蒸汽的飽和溫度為179度,密度5.05kg/cm3,如果測量的壓力比實際的偏大,如實際測量的為1.11MPa,則密度為5.53 kg/cm3,對應(yīng)的蒸汽量結(jié)算值就會偏大,偏差10%,對使用方來說,就要多付出不少的費用。因此,為防止此類問題的發(fā)生,建議在同一個測量點并聯(lián)一個壓力表,要求精度要高,經(jīng)常進行比對,出現(xiàn)偏差時及時查找原因,找出解決辦法。
溫度:在過熱蒸汽中,溫度的精度顯的十分重要。舉例說明: 1.1MPa的過熱蒸汽,250度時對應(yīng)的密度為4.75 kg/cm3,如果測量的溫度測量的偏小,測量的為210度時對應(yīng)的密度為5.24 kg/cm3,也就是交費時我們要向供汽方多交10%的費用。因此對于投入不大,而又可能產(chǎn)生較大計量誤差的情況,像壓力一樣,同樣安裝一塊比對式溫度計,對及時發(fā)現(xiàn)問題具有較大的好處。
渦街參數(shù)設(shè)置:渦街式的蒸汽計量表,有根據(jù)參數(shù)自動計算蒸汽所處的狀態(tài),并進行結(jié)算,有的需要人工設(shè)定,由于所處的狀態(tài)不同,對一個渦街表來說,計算的數(shù)據(jù)是有*大誤差的。比如蒸汽參數(shù)為壓力1.1 MPa,溫度250度,顯然為過熱蒸汽,對應(yīng)的密度為4.746,如果設(shè)定的是飽和蒸汽,而對應(yīng)的飽和溫度為183度,密度為6.131,按飽和蒸汽計量的數(shù)比過熱蒸汽計量的數(shù)多出29%,這個數(shù)在用戶看來可能覺得不可思議,但在實際情況中是存在的,在用戶不了解的情況下,有的供熱企業(yè)還在這樣做,損害著消費者的利益。
在現(xiàn)在的計量中,特別是夏季用戶減少的情況下,由于管道輸送的距離較遠,許多地方的蒸汽處于非飽和蒸汽狀態(tài),而現(xiàn)在的儀表沒有對非飽和蒸汽的狀態(tài)去區(qū)分,按照飽和蒸汽去結(jié)算,對用戶來說也是不合理的,但現(xiàn)在還沒有比較好的解決辦法。
蒸汽分為飽和蒸汽和過熱蒸汽,一般來說,渦街流量計廠家會給出飽和、過熱蒸汽質(zhì)量流量范圍表以供用戶選型,以便確定口徑大小。對于過熱蒸汽要進行溫度壓力補償,對于真正意義上的飽和蒸汽只需進行溫度或壓力補償即可,在測量時根據(jù)溫度壓力查密度表以求得所需質(zhì)量流量。在實際測量時由于工況變化,飽和蒸汽和過熱蒸汽都有可能偏離原來的設(shè)計狀態(tài),就使得通常由蒸汽溫度壓力求取其密度的關(guān)系發(fā)生變化,對計量準確性造成影響。
1.過熱蒸汽
在流量積算儀中可根據(jù)過熱蒸汽的溫度、壓力查表得密度求取質(zhì)量流量,但當過熱蒸汽在經(jīng)過長距離輸送后,或由于管道保溫措施不當,往往會因為熱量損失溫度降低使其從過熱狀態(tài)進入臨界飽和狀態(tài),甚至部分蒸汽冷凝出現(xiàn)相變而變成水滴,這時成為濕飽和蒸汽(過飽各蒸汽)。
渦街流量計的輸出僅與流過測量管的流體流速成正比,在測濕飽和蒸汽時,水滴對渦街流量計輸出的影響可忽略不計,故可以認為渦街流量計的輸出完全是由濕飽各蒸汽的干部分(飽和部分)所引起,而干部分的密度可根據(jù)壓力補償或溫度補償精確查出。蒸汽計量時如果雙方約定按蒸汽干部分結(jié)算費用,冷凝水不收費,則相變對測量的影響微不足道,可以忽略;如果冷凝水也按照蒸汽一樣收費,則渦街流量計的計量結(jié)果偏低。
2.濕飽和蒸汽
當渦街流量計安裝在減壓閥后,濕飽和蒸汽突然較大幅度減壓,流體出現(xiàn)絕熱膨脹,水滴部分蒸發(fā),同時從液相和汽相中吸收汽化熱,使汽液相溫度降低,如果溫度降低得不多或蒸發(fā)前濕度較高,會使溫度迅速降低到與新的壓力所對應(yīng)的飽和溫度,建立新的平衡,這時蒸汽仍為飽和蒸汽,如果壓力降低得很多或蒸發(fā)前濕度較低,則因水滴蒸發(fā)而使溫度降低后仍高于新的壓力所對應(yīng)的飽和溫度,則蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽。
上述蒸發(fā)發(fā)生后,前一種對補償無影響,僅僅是蒸汽中的干部分增加,干度相應(yīng)增大,后一種情況即濕飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽,這時對流量計的影響分如下三種情況:
(1)設(shè)計時已經(jīng)考慮到蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài),或處于何種狀態(tài)難以確定,或有時是過熱狀態(tài)有時是飽和狀態(tài),所以采用溫壓補償,則上述相變對測量結(jié)果無影響。
(2)設(shè)計時按飽和蒸汽考慮,而且采用壓力補償,則上述相變將帶來較小的誤差,即過熱蒸汽溫度同飽和蒸汽溫度之差所對應(yīng)的密度差造成的補償誤差。
(3)設(shè)計時按飽和蒸汽考慮,但采用溫度補償,即將過熱蒸汽溫度當作飽和溫度去查密度表,一般會引起較大誤差。
解決以上問題有以下三種方法:
(1)將總蒸汽流量計安裝在減壓閥前,由于上述蒸汽未經(jīng)減壓,不存在相變問題,所以將流量計安裝在減壓閥之前,按飽和蒸汽補償方法處理,可保證測量精確度。
(2)如果流量計只能安裝在減壓閥后面,則可增裝1臺壓力變送器,進行溫壓補償。
(3)如果減壓閥的穩(wěn)定性能較好,可將流量計上游壓力值作為一個恒定值設(shè)置到顯示儀表內(nèi),進行溫度壓力補償。