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蒸汽流量测量存在的问题及改进
点击次数:498 发布时间:2015-11-10

一、引言
  近年,随着本集团公司热电规模的不断加大和企业内部各生产装置达标管理、 节能降耗工作考核的进一步加强, 特别是国家加强了对重点用能单位的管理后, 蒸汽计量工作的重要性日益显现。蒸汽流量测量历来是困扰计量管理部 门的难题。随着公司外部用户的增加, 使得各用汽单位日趋分散、 输送距离也越来越远 ,而且随季节不同用汽量有较大差别, 管网偏差zui大可达1 6% , 正常情况也在 10% 左右。质量计量部通过一年来的努力,管网偏差降低到3 —5% 左右。 现将工作中的经验和认识介绍如下。
二、蒸汽流量测量过程中
主要存在的问题
1.蒸汽本身特性复杂
蒸汽有饱和蒸汽和过热蒸汽之分。饱和蒸汽的温度与压力一一对应,两者只有一个独立变量。饱和蒸汽易凝结,在传输过程中如有热量损失 蒸汽中便有液滴或液雾形成。蒸汽中含有液相水珠的饱和蒸汽称为湿饱和蒸汽。 事实上,生产过程中很少有干饱和蒸汽 ,主要是湿饱和蒸汽。过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温而获得。过热蒸汽中绝不含有液滴或液雾,是单相流体 ,其特性接近气体 过热蒸汽的温度和压力是两个互不相关的独立变量,其密度由这两个参数决定。随着工况的变化,过热蒸汽经常会转变成为饱和蒸汽 ,形成汽液
两相流介质。工作中对蒸汽是按质量流量计量的,而现场仪表实际测得的是体积流量 ,必须再经过计算才能得到质量流量。准确计量饱和蒸汽流量比较困难,因为饱和蒸汽的干度难以保证,如何对干度进行修正, 国家尚未有明确规定, 所以在实际测量中不可避免的会有较大误差。
2.仪表选型、安装、使用不合理造成误差
目前,在本公司使用的蒸汽流量计有涡街流量计、 差压式流量计、 旋翼式蒸汽流量计等多种 ,测量精度差别较大。改造前部分蒸汽流量计的安装还存在直管段不够长 :有些流量计没有实测温压补偿 有些蒸汽流量测量装置实际运行的流量、工作温度、压力与设计时提供技术参数相差很大,也造成测量的不准确。流量计在实际使用过程中,还与技术人员责任心、经验素质有很大关系。
3.使用中的测量仪表的准确度问题
仪表制造厂产品说明书上列举的准确度是指实验室校准的准确度,它称为基本误差:仪表在现场工作由于使用条件与实验室工作条件不同会产生附加误差。而附加误差的大小,与
现场实际紧密相关, 估算也很复杂。GB17167《 企业能源计量器具配备和管理通则中对企业蒸汽流量计准确度要求为± 2. 5% ,但流量计在实际使用过程中的准确度很难保证。蒸汽流量计的周期检定也是企业比较头疼的问题 ,山东省内只能检定DN300 口径以内的流量计,且不能实流检定,对蒸汽计量表的检定一般采用空气标定:更大口径蒸汽计量仪
表的检定往往因为没有检定机构、停车检修时间短不能拆卸外送等原因,造成准确度难以估计。
4. 我国现有蒸汽计量无统一标准
不同状态、质量的蒸汽含有的热能相差很大 , 而用户使用蒸汽是用所载之热能,而不是介质本身,所以用质量作为蒸汽结算单位不尽合理。
三、本公司蒸汽流量测量现状及改进情况
针对蒸汽计量中存在的诸多问题,质量计量部与各公司仪表车间一起对所使用的公司均有应用 涡街流量计, 差压式(孔板,喷嘴、V 锥、德尔塔巴)流量计、分流旋翼式流量计。现从维修、检定、使用情况等方面对3种流量计进行比较。
1. 涡街流量计
涡街流量计是基于卡门涡街原理而成的一种流量计, 上世纪7O年代以来得到了迅速发展,是孔板流量计的替代产品之一 。 本公司从 9O 年代中期开始大量使用涡街代替孔板 ,现使用的涡街流量计有满管式和插入式两种 。总管为DN700 的管线 ,根据设计输送蒸汽流量,选择了插入式涡街。
涡街流量计具有以下特点
(1)结构简单牢固,无可动部件
(2)维护十分方便 ,安装费用低:
(3)测量范围宽, 量程比可达10:1:
(4)压力损失较小 ,运行费用低:
(5)应用范围广 气体、液体的流量均可测量 。
涡街流量计的局限性:
(1)涡街流量计是一种速度式流量计,旋涡分离的稳定性受流速影响,因此它对直管段有一定的要求,一般是前1OD、后 5D;
(2)测量液体时,上限流速受压损和气蚀现象限制 ,一般是 O. 5 ~ 8m / s:
(3)测量气体时,上限流速受介质可压缩性变化的限制,下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制,蒸汽是8 ~25 m/s:
(4)应力式涡街流量计对振动较敏感, 故在振动较大的管道安装流量计时,管道要有一定的减振措施
(5)应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器 ,故其受温度的限制 ,一般为 一 4O ℃ ~ +300 ℃。
涡街流量计维修、维护方便,但对直管段要求较高 而且不同厂家的流量计算仪温压补偿参数的设置不同,这是蒸汽流量计的选型、安装、运行、溯源等问题进行了分析、总结 并有针对性的采取了相应的整改措施。目前,测量蒸汽的各种仪表在我们造成本公司前期计量不准确的原因之一。
我们在改造过程中重新计算了直管段的要求,并对不满足要求的测量仪表进行了整改,重新验证了计算公式和公式中各参数的具体含义。通过改正各项不足,极大地提高了计量的准确性,管网偏差大大减小。
2. 差压式流量计
孔板(喷嘴)流量计应用历史悠久,有国际标准,理论精度高,应用十分普遍 , 在本公司应 用已近3O年 , 化工公司、热力公司内部蒸汽测量基本都采用标准孔板流量计。虽然随着机械加工精度、计算软件和差压变送器精度的不断提高,孔板、 喷嘴的测量性能也在不断改善, 但实际应用中孔板流量计仍有以下不足:
(1)应用中许多因素(设计参数与工况参数不符,上游直管段不足,孔板和管道不同心,孔板 A 面受污,锐角磨损等)对测量精度有非常大的影响,使测量误差增大:
(2)安装较繁琐,维护及拆洗的工作量较大
(3)流量量程比为3  ,局限性大:
(4)若安装不正确,容易发生蒸汽泄漏:
(5)压力损失较大 ,运行费用高。
在本公司,孔板(喷嘴)等节流装置主要用于测量高温、高压流体 ,用普通涡街无法测量蒸汽。因其存在以上的种种局限,近两年我公司又引进了V 形内锥流量计, 这种流量计具有压损小、量程比较大、要求直管段短(自整流)、耐脏污流(白清扫)、性能稳定耐用(自保护)和对非均相流也适用(自混合)等特点。实践证明,V 形内锥流量计完全可满足蒸汽流量测量的要求,我们计划在今后两年内陆续将孔板更换为V 形内锥流量计 ,以达到节能降耗、节省资源的计量管理目标。
采用节流装置测量蒸汽,本公司遇到的问题是,由于在高温高压下使用,且每次停车检修的时间都很短,基本无法进行拆下检定,使用一段时间后,节流装置的测量准确性无法确定。
3. 旋翼式蒸汽流量计
分流旋翼式蒸汽流量计是一种采用纯机械原理的蒸汽计量仪表 , 具有结构简单、坚固、调整量程方便(更换内芯孔板j、 无需额外能源的优点, 具有压力手工补偿功能 ,只能用于饱和蒸汽计量, 需水平安装。 不足之处是精度不高,管径适用范围小。此类蒸汽流量计在蒸汽网络中共用 5 台,我们在蒸汽管网输差调查过程中发现,虽然使用旋翼式蒸汽流量计的用户只在冬季取暖时使用,而且用量较小,但在更换为涡街流量计 增加温压补偿后,整个管网损失降低了 1% 左右。
现在管网偏差基本稳定在3 ~ 5% 之间,满足本公司蒸汽计量管理的要求。
目前,我们正在根据调研情况,进行蒸汽远程监控系统的改造,建立蒸汽监控系统,改造后蒸汽计量将实现 24h在线运行。实时采集各热用户子站的温度、压力、流量等参数,实时监测每个采集计量仪表的运行情况,现场采集计量仪表出现故障也可以在短时间内发现,并将故障时间记录备案,避免计量方面的损失:杜绝有些用户偷汽的想法:对热用户端市电断电、采集参数异常的情况能进行报警,并记录备查 可进行整个热网数据的运行分析,查询任意用户任意时段内的用汽情况:实时有效地分析管线的管损情况。相信蒸汽计量监控系统改造完毕后,本公司的蒸汽计量管理水平将会有更大的提高。

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