在氯碱化工生产中蒸汽是主要的能耗介质之一,随着能源价格的不断调整,我厂的蒸汽生产成本有很大上升,蒸汽单价比前几年提高了许多,蒸汽的生产与使用部门都非常重视蒸汽的准确计量。因此,对能源计量部门做好蒸汽流量的准确计量工作提出了更高的要求。
要准确地计量蒸汽流量首先要选准各有关参数,还要根据使用的现场仪表运行工作环境、维护的保障要求、性能价格比等条件选好表型。我厂早期运行的一台20th锅炉,由于采用老式仪表计量,尽管该锅炉运行状况并不是很好,但所测该锅炉的产汽量却很大,在燃烧小窑煤的情况下,比其他同等的锅炉燃烧效率好像高出了很多。针对这些情况,我们首先考虑到的就是该锅炉所以产汽量偏大,估计是由于蒸汽出口流量计量不准而造成的。
在一次大修过程中,我们对出口孔板进行了严格的测量,并根据流量计算公式进行了认真的计算,得出结论为:该锅炉的现行计量产汽量比实际产汽量要多出30%左右。由于各类蒸汽流量计的运行原理不一样,用户应用的场合、使用的要求不同,合理地选用性价比高,准确适用的计量表型是很重要的。
下面就我厂使用过的几种蒸汽流量计谈一些在应用过程中出现的问题及解决的办法。
在80年代我厂仅在各锅炉出口及蒸汽分配台安装了孔板式节流装置,配用差压变送器、开方结算器等仪表配套来检测蒸汽流量,在主要用汽大户安装了双波纹差压计,对小用汽户只好用估算与分摊的方法来结算。在使用孔板节流装置测量蒸汽流量中,由于孔板的节流作用,蒸汽管道压力损失大,安装环节多,泄漏点也多(从孔板环室到差压变送器、截止阀、平衡容器、平衡阀、排污阀等共有20多处)。
采用孔板节流装置测量蒸汽流量要想达到测量精度,须满足测量管段前后要有足够的直管长度,测量引压管要有1:15的坡度等安装技术要求,在测量量程低于20%时,测量误差变得很大。我们北方在室外蒸汽管网上安装的该类表计到了冬季,冻坏表、冻裂表管的事故屡见不鲜,许多年来我厂对一些蒸汽流量计采用蒸汽伴温管,有的采用缠绕电热带等保温措施,但效果不很理想,耗能也大,天气非常冷时,表计很容易冻坏。因其泄漏点多,仪表维护人员得经常性地做大量的排污、检查漏点、换阀门、清零等保养维护工作,维护工作量较大。企业经济责任制的建立,使计量管理工作得到了很大加强。我们给许多蒸汽使用单位都安装了蒸汽流量计。
为了节约投资,减小仪表工的维护工作量,我厂安装了一部分阿牛巴流量计和分流旋翼式蒸汽流量表。这两种表的共同特点是安装方便、泄漏点少。但经过一段时间的运行,我们感到这两种流量仪表不同程度地存在着计量精度低、误差大,难以动态压力补偿等问题,在一些用汽量变化较大的部门很不适用。分流旋翼式蒸汽流量计由于其内部结构为机械
转动计数,在用汽量大时表的叶轮、传动齿轮转速*,在经常开开停停的用汽单位其磨损程度更大,损坏率很高,拆开检查发现,叶轮经常打坏,且维护修理得有一定的技术要求,不是每个仪表工都能胜任的。在北方冬季室外安装运行,尽管加了防冻液,但天气很冷时同样会冻坏仪表。由于维护工作量大,损坏严重和存在许多运行问题,这种表型和阿牛巴流量计没能在我厂使用几年,就被全部替换下来了。
近年来,企业间的竞争非常激烈,为了降低生产成本,节约能源,搞好节能降耗工作,我厂进行了生产、生活用汽分开使用的蒸汽管网改造。经过调研,我们选用了8套涡街流量传感器并配用了智能型流量结算器来计量蒸汽流量。经过几年来的运行实践证明,涡街流量传感器是测量蒸汽流量的较好表型。涡街流量传感器是基于“卡门"、“涡街"原理制造的,是由一个与公称直径相同的表体和一个断面为三角型的柱体组成,在一定的流速下,三角柱两侧会交替产生旋涡,形成两列旋涡系列———即涡街,这一过程称为旋涡的剥离,旋涡剥离的频率在一定的流速范围内,与介质流速成线性关系,且这一关系不受流体密度、粘度、压力、温度的影响。在应用中它有以下几个特点:
(1)安装方便。只要把两片配用的法兰在蒸汽管道适当的位置固定好,由两芯屏蔽线把信号引回到二次表上即可,若在大口径管道中测量则可采用插入式,只要参数给准,基本不用调试。
(2)泄漏点少,只在两片法兰的联接处密封好就行。
(3)测量范围大、量程比宽。可达1:15以上,适用于用汽量变化大的部门。
(4)测量管道口径范围宽,一般为15～2700mm。
(5)测量压力损失小。由于没有机械转动部分,磨损小,维护量少,使用寿命长。
(6)测量介质温度、压力范围大。该流量传感器可在-40～+55℃的环境中对-40～+200℃的介质进行流量检测,加装散热片型的磁敏式涡街流量传感器可测介质的温度为-50～+450℃,很好地解决了冬季室外安装的流量表计被冻坏的问题。
其zui高工作压力为20MPa,适用于大多数测量场合。
根据我们的使用经验,在选用涡街流量传感器时应注意做好如下几方面工作:
(1)检测方式的选择:涡街流量传感器一般分为热敏式、压电式和磁敏式等检测方式。热敏式的优点是灵敏度高,量程比大,在测量一般气体时选择它比较适宜,尤其是管道内流量较小时,其它方式测量较困难,热敏式则可胜任,缺点是耐腐蚀耐脏污性能差。压电式比较耐脏污,有较强的耐腐蚀能力,检测灵敏度较高,缺点是抗系统冲击振动差
一些。磁敏式的突出优点是耐高温、耐腐蚀,所以在测量有腐蚀性液体及测量高温蒸汽时是一种理想的检测仪表,其缺点是灵敏度较低。各种检测方式各有其固有的优点和缺点,选择时应扬长避短,发挥优势。
(2)流量范围的测算:涡街流量传感器允许的测量范围必须覆盖实际的流量范围方可选用,不得勉强,否则质量再好的仪表也不能正常工作。
(3)安装时的要求:由涡街流量传感器、直管段构成的检测系统必须设有足够长的直管段,直管段外观应笔直,管道内壁应平整无焊缝,这对插入式涡街流量传感器实现高精度测量尤为重要;在有振动的管道上安装应用时要加装牢靠的固定装置,以防止由于管路的振动影响传感器的工作。
涡街流量传感器所配的二次表可以是常规显示结算仪表,也可以是以单片机为核心的智能结算仪表,或是与有能源计量数据采集网的计算机系统相连接。我厂用的8套涡街流量传感器采用了有温度、压力自动补偿功能的智能二次仪表,计量精度较好,经过多年的使用,至今运行平稳,基本上没有发生过故障,从使用部门到仪表维护人员都比较满意。在测量超过100mm口径的管路上装表时,涡街蒸汽流量计的购置、安装费用比同管径的孔板节流装置计量蒸汽的所用费用还要低。若要进一步降低购置、安装费用,还可选用多通道二次仪表,可同时接受3～6路涡街流量传感器的信号,该类智能仪表有和计算机通讯联网的功能,便于实现能源计量网络的数据采集,是一种计量蒸汽流量较好的表型。