自工业革命以来,蒸汽由于具有容易产生、输送、控制、热容量高以及无毒、无味等特点,常作为工作流体或载热介质被广泛应用。
蒸汽流量的计量一直是蒸汽应用的重要内容之一。
使用蒸汽流量计的主要目的包括:
(1)改进工厂的效率,确定用汽高峰时间和设备,合理使用蒸汽的制造方法,避免锅炉的超负荷运行;监视能源的使用效率。
(2)改进工艺制程的控制。
(3)计量蒸汽用量,进行内部或外部的计费。
目前,在国内关于蒸汽测量方面存在不少误区,很多用户往往认为购买了高品质的流量计就可以得到准确的计量结果。
而蒸汽的计量不同于其它流体如水、空气等介质,在实际测量中影响其测量的因素较多。
因此经常会出现流量计本身检定合格,而实际却感觉计量“不准"的现象。
影响蒸汽流量准确计量的因素主要有以下几方面:
(1)实际蒸汽流量低于流量计的可计量的zui小流量(量程比不足)。
(2)安装不正确。
如在管道方向上的安装,流量计上下游安装的直管段不足(存在流动扰动)。
(3)蒸汽的密度补偿不正确(测温测压不准)。
(4)蒸汽中含水(未作干度补偿)。
(5)差压传送误差(差压变送器)等等。
(6)流量积算仪参数设计不正确。
下面具体讨论一下影响蒸汽计量的实际问题:
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zui大流量和zui小流量之比。
为了确保得到的流量信息能够正确表示在整个制程工况或需求范围内的蒸汽流量,
流量计必须能够测量从的低负荷至zui大负荷整个范围。
而实际的蒸汽负荷可能无法知道或变化很大,因此流量计在可能的流动工况下具有尽可能大的量程比。
另外,流量计口径的选择应根据实际负荷而非管道口径,过大的口径造成实际量程比的下降v锥的量程比宽优于其他流量计,可达10:1一20:1,当实际流量低于zui小流量值时,流量计不能达到它的性能,误差开始积累。
的情况是测量不再正确,zui差的情况是流量会“丢失"。
2.安装不正确
(1)一般要求在水平管道上安装,尽量不要选择垂直管道或倾斜的管道。
(2)蒸汽的流向应与锥体上标注的箭头一致,且勿逆向。
(3)引压口方向不正确。测量蒸汽时,引压口方向应在中间水平位置,为了保证冷凝器冷凝液面恒定和正负导压管段上的冷凝液面高度一致,正负取压口处于与管道对称位置,正负取压口在同一水平面上。
(4)上下游直管段不足
V锥使管道中心流速变慢、管壁附近的流速加快,有效地改善了流体流速的分布,极大缩短了前后直管的长度,其前后安装直管段一般要求分别约为3D和1D。具体如下:

如果上下游直管段不足,则会导致流体未充分发展,造成差压值的偏小,引起误差。
3.蒸汽的密度补偿不正确(测温测压不准)
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。
v锥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。
3.1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。
一般对于上述现象,可在流量积算仪进行零点迁移,既简单又准确。
3.2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。
例如,测温铂热电阻的插入深度不够,铂热电阻的安装保护套内未充入导热油,铂热电阻未按规定侧向安装,安装铂热电阻的管道上无保温层等,都将导致测温偏低。
3.3对于需要减压使用的蒸汽,应将流量计安装在减压阀之前,此时蒸汽未经减压,按饱和蒸汽补偿方法处理,只需温度补偿或压力补偿一种即可保证测量精度。
如果流量计只能安装在减压阀后面,则蒸汽有可能过热,应同时进行温度和压力补偿,以保证精度。
安装方向依次按着蒸汽流向为v锥、压力、温度,测量压力温度的装置应安装到v锥的后面。
4.蒸汽干度的影响(饱和蒸汽)
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*干燥。
但是,蒸汽并非*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。
对于差压式流量计,实际的蒸汽流量和假定干蒸汽(蒸汽干度=l)所测得的流量可以用以下公式近似表达:
其中:=实际干度下的质量流量kgh/=干饱和蒸汽下的流量k到hx=蒸汽干度因此流量积算仪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。
因此,我们建议在流量计的上游安装汽水分离装置,以提高测量准确性。
5.差压传送误差
v锥传感器是一种差压式流量计,流体在测压管中流过v锥体时,在锥体前后形成流态局部收缩使流体流速加快,静压下降,在v锥体前后产生一定的差压,流速越快产生的差压越大,通过差压值即可测量计算出流体流量。
(1)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。
(2)引压管布置不合理。
差压信号的引压管应按zui短距离敷设。
一般信号管路越长,内径应越大。引压管长度l<6米,内径7一gmm;长度16~45米,
内径10mm;长度45~90米,内径13mm。
引压管应垂直或倾斜敷设,其倾斜度小于1:12。
引压管线保证合理的坡度使管内可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。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。
(3)平衡阀关闭不严。
差压变送器的压力是zui大几百kaP,如果平衡阀关闭不严,正负压室串通,产生的差压就会为零,无法测出流量
6.智能流量积算仪参数设置不正确
可编程自动补偿流量积算控制仪适用于各种液体、蒸汽、天然气、一般气体的测量,在实际的测试和校准中,多次发现计量错误成倍地增加,是其参数设置错误所致。
质量流量的计算公式为M=Kx诉i未入户K*量补偿系数△P一差压值。
p*体密度(l)设置K的值不正确。
在一级参数设定时,按SET键变换参数,按至Kl,输入装置设计计算书中的流量标定系数。
此参数输入错误,将直接导致流量的测量不正确。
(2)设置△P的值不正确。
在输入二级参数bZ的信号类型时易出现下列错误:
把差压信号(已开方)设置成差压未开方;
把差压信号(未开方)设置成差压已开方;
把差压信号(已开方)设置成线性信号输入。
由于数学模型应用错误,造成了计算错误,出现了计量误差。
(3)蒸汽密度测量值p不正确。
目前用来测量蒸汽质量流量的许多流量计系统没有自动的压力和温度补偿,操作在某一压力下。
如现场没有测温测压装置.只是在仪表中设置三级参数.手动输入蒸汽的zui高压力和zui高温度,这样蒸汽的密度为一恒定值。
在现实中,蒸汽系统负荷的变化、系统的压力降和制程参数的变化都会引起压力的变化,有时这种变化是很大的。
蒸汽的密度随着蒸汽的温度、压力变化而变化,因此,在蒸汽流量计量中必须安装测量温度、压力的装置,测量出真实的压力值,才能测量出真实的蒸汽密度,才能提高蒸汽流量计量的准确性,
减小计量误差。
蒸汽分饱和蒸汽和过热蒸汽由于蒸汽性质不同,在相同的压力下蒸汽密度是不同的。
因此,在蒸汽流量的计量中所采用的计量方法也不同。
应根据被测蒸汽的性质,合理的选择计量仪器、仪表和补偿为了正确测量蒸汽的流量,
用户在实际应用必须充分注意:
(1)蒸汽流量的变化,尽可能选择流量量程比大的流量计,避免在小流量时测量不正确和流量
“丢失"现象。
(2)蒸汽系统压力和温度的变化,为避免压力或温度的波动引起的非测量性误差,蒸汽流量计应具有自动蒸汽密度补偿的功能。
(3)饱和蒸汽干度的影响,应注意干度的修正,同时确保供给流量计高品质的蒸汽。
(4)确保蒸汽流量正确计量,流量计良好的安装非常关键