设为首页 加入收藏 联系我们
技术文章
当前位置:首页 > 技术文章 > 有关蒸汽流量计量存在问题的探讨
有关蒸汽流量计量存在问题的探讨
点击次数:552 发布时间:2015-08-14

一、概况
蒸汽是各生产企业的重要能源之一,有的直接参与化学反应,但多数是用其热能。企业在谈论节能降耗一般会先想到“蒸汽"。从眼前本单位利益出发,降低生产成本需要降低蒸汽损耗;从大处想,我国能源短缺,更需要降低各种能耗,应首先想到是能源的“计量",只有有了准确计量,才有资格说节约了多少能源。在蒸汽计量方面,现状如何?中石化一些大型企业做的怎样?仪化热电有限公司在计量管理方面的任务是相当繁重,以2004年的数据为例说明。全厂一级(各厂际之间的)计量仪表共有523套,其中蒸汽系统的计量仪表84套,占全厂一级计量表的16%。每年产汽量约一千万吨,面对的耗汽用户是国营、集体和个体数十个企业,数百个用户。其蒸汽量是如何计量和管理的呢?
对比较大型的用户-各生产厂的蒸汽管理主要是由公司动力处和调度处管理,所用计量器具是各生产厂自己管理,发生计量纠纷由公司计控处负责仲裁处理。对于地方小企业用户,由水电汽管理所负责签合同处理。
计量器具的选用,由于孔板测量技术发展成熟,有相应的国标和国际标准作支持,本身结构简单、造价低,耐高温性能和抗振性能好,所以对于大中型管道,如Dg200mm以上管道,多采用孔板差压式流量计,尤其是高压过热蒸汽,全部是采用孔板差压式流量计。对于中小管道,一般在Dg100以下,除了孔板差压式以外,涡街流量计使用数量越来越多。而对于更小的用户,管径在Dg50mm以下的,多为涡街流量计和分流旋翼式流量计。
具体数据统计如附“表1"所示。

对于各厂生产车间级的蒸汽测量及计量,也多是采用孔板差压式流量计。除了上述流量计之外,也有用阿丑巴等流量计的。总的数量有数百台,不再细说。
从计量管理角度,公司明文对蒸汽测量系统提出如下要求:厂际蒸汽计量系统要有温度和压力补偿环节;对其系统测量误差要求:过热蒸汽计量系统误差不大于±2.5%;饱和蒸汽计量系统误差不大于±4%(根据GB/T17167-1997规定,现改为±2.5%)。
二、蒸汽计量系统运行情况
关于蒸汽流量计量,多次因计量不准,供需双方发生计量纠纷。近几年随技术进步、计量器具产品质量的提高和加强了蒸汽系统的管理,大多数的蒸汽计量系统运行正常,满足了供、需双方贸易结算的要求。能够正常运行的测量系统,一般都是领导重视,工程技术人员精心设计,认真选型,成套性完善齐全,投入较大。如采用计算机管理、带压力温度补偿、变送器选用的精度较高、系统带小信号切除、随时跟踪测试计算、自动打印日报、月报等功能。但是对一些中、小用户,如采用分流旋翼式流量计的问题较多。系统测量精度不高,计量器具不能走周检,故障率高,甚至用不到一个采暖期就损坏等。
从zui近-2005年7月25-29日,于杭州“蒸汽准确计量技术研讨会"上了解到,全中石化系统乃至冶金、热电等系统,蒸汽计量状况大同小异,有的单位更差些:如有的单位“供需双方偏差达45%,偏差在20%以上是经常的事;分析原因,一是孔板流量计运行十多年从没有检查清洗;有的在一根管线上,有三、四种计量方式(至少装有三、四台流量计)"。
三、存在问题及应采取的对策
由于蒸汽系统温度较高,饱和蒸汽又易变为汽、液两相流,相比之下测量难度大,甚至无法测量。因此对蒸汽测试系统的要求就高一些,有些计量器具满足不了它的要求,在此测试系统中运行时间稍长些就损坏,产生故障较多。产生计量纠纷的原因是什么呢?通过数次对现场调查分析,归纳有三条:一是计量器具方面的原因,二是管理方面的原因,再就是人为因素。现就计量器具方面原因分析主要有以下几个问题:
1、蒸汽计量器具的性能有待提高,选型范围有待扩宽。根据我公司蒸汽计量采用孔板差压式流量计较多,特别是七十年代建的老装置中,可以说绝大多数为此类仪表。该类计量器具存有一定的弱点:它的量程比小,一般为3:1;若运行在30%流量刻度以下时,其精度下降较大;运行工况条件离开原设计条件,测量误差会增大;再如孔板检测系统中部件多,引压管系统易堵、易漏、易冻、易汽化等特点,造成仪表一次安装工程量大,费用高;维修工作量亦大;孔板为节流型压损大,长期运行耗能大,费用高;长期运行中孔板几何尺寸变化,锐角变钝(锐角要求r=0.0004d,而有关专家试验后公布,运行的头二或三年中每年磨损半径r增加0.04mm,而五~六年之后才趋向稳定。由于锐角变钝,孔板流量系统会变小!);甚至有的孔板在开停车过程中,由于蒸汽管道中易存冷凝水,开停蒸汽管道过程中产生水垂,致使孔板变形,甚至变成喇叭口。所有这些都说明,孔板差压式蒸汽流量计很难保证其原设计测量精度。虽然目前已出现孔板、变送器一体产品,二次仪表也已微机化、智能化,使孔板量程比可提高到10:1。但是孔板本身锐角会变钝造成流出系数变化,使测量误差增大尚不能克服改善。尽管已有钝化的孔板产品出现,但其相应的钝化标准及其检测器具配套尚待完善;它属于非标准孔板,应经过逐台检定,才可用于计量。标准孔板运行、磨损几年后,应检定测出新的流出系数,才可保证其测量准确度。但是目前无有这方面的要求和标准。
随着机加工技术的提高和进步,采用标准喷嘴节流装置的越来越多,如45万吨乙烯改造中,在DN200mm以上管道的气体和蒸汽测量出现六套标准喷嘴(30万吨乙烯中一套也无有)。它zui大的优点是比标准孔板压力损失小。缺点是加工制造难度大,检验技术高难度大,也存在运行多长时间后检定的问题。
随着仪表表技术的提高,耐高温的涡街流量计、阿丑巴(均速管之类)流量计等在蒸汽系统测量中越来越多,但是它们也各有各的弱点,像涡街流量计它耐高温只能达到200℃多度,对320℃以上的蒸汽系统使用涡街流量计尚缺乏经验,何况它测量要求的雷诺数比孔板差压式流量计高出一倍,其更大的弱点是抗振性能差。阿丑巴、弯管等之类的流量计所产生的差压信号值较低,给差压售检测带来一定难度。总之适用蒸汽计量的检测仪表的性能还应大力提高和改进,适用蒸汽计量的计量器具的选择余地还应再扩宽。这些流量计都属于强检计量器具,应全部走周期检定,目前尚有难度。
2、蒸汽计量表的检定,目前尚不完备,是制约蒸汽计量工作的一个重要环节。
以蒸汽为工作介质的“蒸汽流量计量检装置"在烟台、广州、兰州等地都出现过,由于这种背地里浪费能源、难以操作、检定精度低、费用高,没有发展前途,坚持下来
的没有。正因蒸汽流量计无处检定,应走周检的涡街、阿丑巴、分流旋翼式等流量计,也难以实现。前面提到蒸汽计量检定装置有它的不足之处,将陆续退出历史舞台,代之兴起的是用压缩空气代替蒸汽进行蒸汽流量计的检定,这是方向。但是它还有待研究完善。目前看,这方面的资料、数据还太少,更没有什么标准可依。无论是从理论上还是从实践数据上,还应作大量的实践工作,以达到标准化。
国外在以空气代替蒸汽进行蒸汽流量计标定进行到什么程度,问过不少及商社,均得不到满意的答复。
直到今天我仍是有机会均等就向诸位专家、和国外大的蒸汽流量计仪表厂商咨询,“有没有同一台流量计分别用空气和蒸汽检定的数据"?“用空气检定某流量计误差为X,用来测量蒸汽时误差会是多少"?均没有得到肯定的回答。
目前蒸汽流量计检定是阻碍蒸汽准确计量的主要障碍!目前距用空气代替蒸汽进行蒸汽流量计检定,还有一段距离!国内,现实中也听说有用空气作介质检定蒸汽流量计的,如某分流旋翼式蒸汽流量计制造厂,称其产品是请某检定站逐台检定,精度准确可靠,问其流量计安装到蒸汽管道上应用,误差是多少?回答是在空气装置上优于4%,测量蒸汽也在这个误差范围之内。后来我了解到这家检定站是用微压-几十毫米水柱压力的空气做介质给检定的。试想分流旋翼式蒸汽流量计一路走高温高压汽,一路(小孔)走冷凝水,而用微压空气检定的误差就是走蒸汽的误差能说得通吗?
根据我参加的两个“蒸汽计量研讨"会:仪表学会节能应用技术分会举办的“全国蒸汽流量计量研讨会"和计量协会能源计控和会与中石化化工事业部联合举办的“蒸汽准确计量技术研讨会"的体会,前者会中大谈蒸汽流量计无法检定是影响蒸汽计量的主要问题;而后者只字未提,似呼蒸汽流量计检定问题早已解决,包括1996年在国际流量学术研讨会上发表文章已有九年,没听到任何反馈意见,深深感觉到:一方面是,应在“蒸汽计量"方面做了些工作,才有可能“发言",而有机会接触“蒸汽计量"的不多,特别是要想做点工作,必须花费大量的资金,一般是做不到的(但愿此种原因);另一方面,可能有些同行确实认为蒸汽流量计用空气检定问题已经解决了!不然目前有几家流量检定站能检定蒸汽流量计,也无人说“不行"啊!?
为了搞好蒸汽的计量,建议国家有关部门投资搞好此项研究开发和建标工作。具体作法是国家有关部门投资、立项,与有条件的企业结合(不能再搞浪费型蒸汽标准装置),选用数种类型、数种规格的蒸汽流量计,利用蒸汽和空气两种介质进行检定对比。在掌握有一定数量(当然越多越好)的实践数据基础上,统计、归纳出某种公式或某系数及其误差范围后,召开具有一定级别的鉴定会进行鉴定,成熟的话就可推广应用直至建立节能型的以空气代替蒸汽检定蒸汽流量计的标准装置。
3、管理方面国家有关部门应加强节流装置计算软件的管理。据我们接触到的,都符合ISO5167和GB2624标准的,不同单位的软件,计算结果是有差异,特别是蒸汽孔板的计算有的差异值较大,已超出允差范围。对用户来说,买到那个符合国际和国家标准的软件,应用均应是合法的,但是无论是设计还是用户因只用其中的一种,是不会发现的,它造成的差异会在测量系统中长期存在的,因此应加强管理,设法消除之。
管理中的另一个问题是蒸汽计量应注意节能问题。根据目前蒸汽测量中,采用孔板差压式流量计是zui多,并且它也将是在正在酝酿制定的蒸汽流量计量的国标中,被首先推荐采用的计量器具,但是它压损大,长期运行耗能耗费大。大到什么程度,孔板开孔不同和操作条件不同,孔板的*压损值不一样。站在公司角度说,公司已明文规定,执行“供料制(即以供方计量仪表为准)",各分厂之间谁多点少点都是公司的,一条管道上甚至是一墙之隔,就安装两套孔板流量计,重复安装计量仪表,本身就是投资的浪费!何况为保证这套计量表的运行还要增加运行维修人力和物力(如冬天运行,一次仪表需水泵伴热蒸汽等)。更严重的是在正常运行中,孔板在管道中产生的阻力降,造成能源的消耗增加一倍!现以其中一套标准孔板差压式流量计为例,计算一下由于标准孔板产生阻力降,会造成多大的能耗?该输汽管径D20=517mm;标准孔板孔径:d20=276.23mm;正常流量:Mc=84t/h;差压范围:hmax=58.78kPa;操作压力(表压):0.901MPa;操作温度:300℃。计算结果,此套标准孔板产生的阻力降,一年耗电能1411989.6千瓦(篇幅所限,计算过程略)。
计算结果可知,DN500mm的输汽管道上多安装一套标准孔板差压式流量计,一年多耗能1411989.6千瓦;不包括仪表购置费、安装费、运行维护保养等费用,仅由标准孔板产生的阻力降就多浪费一百多万元。仅这六条DN500mm的输汽管道上多安装六套标准孔板差压式流量计,一年多耗能约为1411989.6千瓦×6=847.2万千瓦;可联想到一个公司七个生产分厂(20多个处级单位的企业)间重复安装,大小不等的标准孔板等节流装置多耗多少能啊?!
如果能选用压损较小的节能型蒸汽流量计,如涡街、V锥、V巴管等流量计,对节能降耗、降低产品成本是非常有利的,但是它们都必需走强制检定,目前还做不到,有的小口径的流量计用空气检定了,问他用它测量蒸汽会有多大的误差?回答不知道,稀里糊涂就用上了,它对蒸汽测量精度到底是多少,还是个问号。
欲想提高蒸汽的计量准确度,达到节能降耗的目的,尽快实现以空气代替蒸汽进行蒸汽流量计的检定,应是首当其冲。

手机:
18915183688
电话:
0517-83303550
点击这里给我发消息
 

仪表网

推荐收藏该企业网站