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蒸汽流量计应用现状、存在问题及原因分析
点击次数:531 发布时间:2014-12-09

  蒸汽是化工、纺织、印染、食品加工等企业的重要能源,其流量能否准确测量对用汽单位来说直接关系生产成本,对供热企业来说直接关系经营效益。由于蒸汽的物理特性非常复杂,受压力、温度等诸多因素影响,要准确测量其流量比较困难。浙江浙能长兴发电有限公司对外供热超过10年,热网流量损耗一直高,通过蒸汽流量计的改造,提高了测量准确度,降低了流量损耗,取得明显收益。
1.1 应用现状
  浙江浙能长兴发电有限公司(以下简称“浙能长兴电厂”)是浙江省能源集团下属的子公司,总装机容量为4×300MW燃煤机组,经改造后从2003年10月开始对外供热。供热联箱出口压力1.0MPa,温度300℃。目前热网覆盖长兴县城区域3个主要园区,供热管道约50km,用户达70家。近几年供热量保持两位数增长,截止2013年底已累计供热近2×106t。2014年前,热网的蒸汽流量计绝大部为孔板差压式测量仪表,只有3家用户是涡街流量计。
1.2 存在问题
  小流量用户多,损耗高。现有70家用户主要涵盖印染、纺织、酒店、服装、制造等行业,分布面比较广。其中,小流量、间断性用户较多,占总用户数的80%。尽管近几年通过测量仪表精细化管理和管理创新等方式降低管损,但总体管损率还在15%以上,流量损耗偏高。
  管线距离长,容量利用率低,损耗大。目前,管线以浙能长兴电厂为中心向东、南、北3个园区发散敷设,设计容量200t/h,实际流量60~90t/h,70%的用户集中在长兴经济技术开发区,#1线与#1复线并联运行,但开发区的用热范围主要集中在#1线侧,导致#1复线长期在低流量下运行,容量利用率低,损耗大。
仪表量程比窄,无湿度补偿。孔板差压式流量仪表的缺点就是测量范围窄,对小流量、间断性及流量波动较大的用汽无法实现计量,而浙能长兴电厂以小流量、间断性用户为主,对末端、支线小用户蒸汽变为饱和汽后,现有仪表无湿度补偿功能导致漏计、少计问题较为突出。
1.3 流量损耗大的原因分析
  由于管线距离长、容量利用率低,导致蒸汽流速低、热量损失大,为管网末端的用户蒸汽测量带来了很大困难。一方面,蒸汽测量的是质量流量,与蒸汽密度成正比,即:Qm=qv×ρ,(qv:体积流量,ρ:蒸汽实时密度),蒸汽测量仪表无法进行湿度测量和湿度补偿,故实际末端用户的湿蒸汽密度只能视作干蒸汽来计算,而湿蒸汽与干蒸汽密度相差很大,会引起蒸汽测量缺失,若蒸汽变成水后蒸汽测量装置根本无法测量(例如:工况压力为0.6MPa的干蒸汽密度是3.169kg/m3,而干度值为0.8的湿蒸汽其密度为3.958kg/m3,两者密度值相差约25%,用干蒸汽密度算出的蒸汽质量流量比实际值约偏小12%)。另一方面,蒸汽测量的qv与蒸汽在管道内流速有关,流速低qv小,当蒸汽流速小于5m/s时现有孔板差压流量计基本检测不到流量。综合上述两方面情况可知,15%左右的流量管损主要是由于测量设备存在漏计、少计、无法进行湿度补偿导致的。

1 两种蒸汽流量测量仪表的选型比较

比较点

孔板差压流量计

涡街流量计

原理

利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量

基于卡门涡街原理,流体流过管道中的涡街发生体后,在下游区域形成旋涡区,旋涡强度与流体速度成正比,从实现流量测量

精度

影响精度的因素多,在±1%左右

精度高,在±0.5%左右

安装要求

要求很高,孔板与管道同心,冷凝筒水平,引压管有倾斜比例要求高

直接安装在管道上,安装要求低

压损

压力损失大,达到10~20kpa

压力损失小

量程比

测量范围窄,一般量程范围为1:3~1:4,容易造成小流量漏计及大流量因限幅偏低

量程范围宽,量程比可达1:25,对流量大幅波动的流体测量特别适合

抗干扰性

抗干扰性好

易受管道振动和周围电磁干扰

校验

可现场校验,操作方便

无零位漂移,仪表无法现场校验及标定,需拆装至标准流场中校验

 

表2 4种压力工况下饱和蒸汽涡街可测流量范围

管径

可测流量范围(kg/h)

0.4MPa

0.6MPa

0.8MPa

1.0MPa

DN40

40.6~954

47.7~1310

53.8~1662

59~2012

DN50

67.3~1580

79~2170

89~2753

98~3333

DN80

130~3050

152~4188

171~5314

189~6435

DN100

227~5326

267~7310

300~9276

330~11232

 

表3  改造前后的管损情况表

2014年

总表量(t)

销售量(t)

总管损(%)

一月份

12001

35315

15.92

二月份

35341

28969

18.03

三月份

46961

39319

16.27

四月份

42547

36579

14.03

五月份

41635

35932

13.70

六月份

42329

36670

13.37

七月份

42024

37625

10.47

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