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蒸汽流量测量不准确原因分析
点击次数:117 发布时间:2018-06-29

过热蒸汽
蒸汽是比较特殊的介质,一般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是常见的动力能源,常用来带动汽轮机旋转,进而带动发电机或离心式压缩机工作。过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得。其中绝不含液滴或液雾,属于实际气体。过热蒸汽的温度与压力参数是两个独立参数,其密度应由这两个参数决定。过热蒸汽在经过长距离输送后,随着工况(如温度、压力)的变化,特别是在过热度不高的情况下,会因为热量损失温度降低而使其从过热状态进入饱和或过饱和状态,转变成为饱和蒸汽或带有水滴的过饱和蒸汽。饱和蒸汽突然大幅度减压,液体出现绝热膨胀时也会转变成为过热蒸汽,这样就形成汽液两相流介质。

饱和蒸汽
1.饱和蒸汽的温度与压力之间一一对应,二者之间只有一个独立变量。
2.饱和蒸汽容易凝结,在传输过程中如有热量损失,蒸汽中便有液滴或液雾形成,并导
致温度与压力的降低。含有液滴或液雾的蒸汽称为湿蒸汽。严格来说,饱和蒸汽或多或少都含有液滴或液雾的双相流体,所以,不同状态下不能用同一气体状态方程式来描述。饱和蒸汽中液滴或液雾的含量反映了蒸汽的质量,一般用干度这一参数来表示。蒸汽的干度是指单位体积饱和蒸汽中干蒸汽所占的百分数,以“x”表示。 
3.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,一般流量计都不能
准确检测双相流体的流量,蒸汽压力波动将引起蒸汽密度的变化,流量计示值产生附加误差。所以在蒸汽计量中,必须设法保持测量点处蒸汽的干度以满足要求,必要时还应采取补偿措施,实现准确的测量。
测量的分析
目前使用流量仪表测量蒸汽流量,测量介质都是指单相的过热蒸汽或饱和蒸汽。对于相流经常变化的蒸汽,肯定会存在测量不准确的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过热度,尽量减少蒸汽的含水量,例如加强蒸汽管道的保温措施,减少蒸汽的压力损失等,以提高测量的准确度。然而这些方法并不能彻底解决蒸汽流量测量不准确的问题,解决这一问题的根本办法是开发一种可测两相流动介质的流量仪表。用于检测气体流量的流量计种类很多,以速度式和容积流量计应用最普遍,它们的共同特点是只能连续测定工况下的体积流量,而体积流量又是状态的函数,工作状态下的体积流量不能确切的表示实际流量,工程上一般都以标准状态体积流量或质量流量表示。所谓标准状态体积是0℃、1个标准大气压下的气体体积或20℃、1个标准大气压下的体积。以质量流量为计量单位的情况,目前应用不多。采用刻度气体流量计时,选定气体正常温度、压力为设计条件,将设计状态下的体积流量折算为标准体积流量或质量流量,其折算系数中含有气体密度的因素,当气体介质的工作状态偏离设计状态,流量示值将产生误差。此外气体介质的组成、含量或温度的变化,对流量测量也产生影响,所以蒸汽流量的测量更需要采取补偿措施,并且因蒸汽的状态变化补偿因素也比较复杂。
影响蒸汽流量计量的主要问题
1、量程比不足
量程比是指一个流量计能确保给定的精度和再现性的范围内,所能测量的最大流量和最小流量之比。但涉及量程比时我们必须小心,因为量程比是基于实际的流速,蒸汽系统一般的最大允许速度为35ms,更高的流动速度会引起系统的冲蚀和噪音。而不同的流量计允许的最低流速是不同的,一般涡街流量计所能测量的最低蒸汽流速为2.8ms,对于量程比不足的情况,应采用大量程比的流量计(流量计的最低允许流速为0.6ms,最大量程比可达100:1)或选择多个流量计并联。
2、上下游直管段不足
对于传统的涡街或孔板流量计,其前后安装直管段要求分别约为20D和5D。如果上下游直管段不足,则会导致流体未充分发展,存在旋涡和流速分布剖面畸变。流速剖面畸变通常由管道局部阻碍(如阀门)或弯管所造成,而旋涡普遍是由两个或两个以上空间(立体)弯管所引起的。上下游直管段不足可以通过安装流动调整器来调整,最简单有效的办法是采用对上下游直管段要求较低的流量计。
3、温度测量影响因素
从流量计现场使用的情况来看,温度测量误差除了测温元件的固有误差之外,还同安装的不规范有关。
①补偿精确度的差异。测温对补偿精确度影响较大。如采用相同精度等级的温度和压力感应器,测温误差引起的密度差异要大于测压误差。
②压力测量影响因素。在蒸汽压力的测量中,由于引压管内冷凝水的重力作用会使压力变送器测量到的压力同蒸汽压力之间出现一定的差值。测压误差如果不予以校正,则会影响蒸汽密度的计算,引起流量计量的误差。对于上述现象,可在二次表(流量计算机内)进行零点迁移,既简单又准确。
③蒸汽的密度补偿不正确。为了正确计量蒸汽的质量流量,必须考虑蒸汽压力和温度的变化,即蒸汽密度补偿。不同类型的流量计受密度变化影响的方式不同。涡街流量计的信号输出只和流速有关,而和介质的密度、压力和温度无关,差压式流量计其质量流量与流量计的几何外型、差压平方根和密度平方根有关
4、蒸汽干度的影响
目前,用于测量蒸汽流量的流量计大部分为体积流量计,首先测得体积流量,然后通过蒸汽的密度计算质量流量,也就是假定蒸汽为完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,如果不考虑蒸汽干度的影响,得出的数据会低于实际的流量。因此流量计的二次仪表(流量计算机)应该具有设置饱和蒸汽干度的功能。但在实际工况确定蒸汽的干度也很困难。如果能够改进蒸汽流量计入口处的蒸汽品质,则能改进蒸汽流量计的测量精度。
5、管道振动
涡街流量计等对机械振动比较敏感,计量结果易受干扰,应对流量计前后管道作可靠的支撑设计。如管道振动不可避免,应采用抗干扰能力强的差压式流量计.
6、差压传送误差(差压式流量计)
一是零点漂移。差压变送器安装到现场投入时,往往发现零位输出出厂校验时的零位输出不一致。这种零位输出偏离称为静压误差。其调整方法是向正负压室通入相同的静压,将三阀组的高低压阀中一个打开,另一个关闭,将平衡阀打开,如果怀疑正负压室内尚未充满被测介质,则可通过正负压室上的泄流阀排尽积气(或积液),然后再检查变送器的输出。二是引压管布置不合理。引压管线应保证合理的坡度使管内能出现的气泡较快地升到母管内,管内出现的杂质等较快地下沉到排污阀。引压管线应定期检查维护,确保无泄漏无堵塞。引压管的内径与被测流体的性质和引压管总长度有关,对于蒸汽系统,引压管的内径一般在10mm左右。为了避免正负压引压管内介质温度不一致,导致密度出现差异,引起传送失真,正负引压管应尽量靠近布置。当用于室外或严寒地区时,引压管中的液体可能会结冰,因此需要伴热保温,但应避免将伴热管直接绕在引压管上,导致介质部分汽化,出现虚假误差。

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