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孔板式蒸汽流量计在实际应用中的若干问题及对策
点击次数:383 发布时间:2015-10-10

  任何一种仪表,都有它的使用条件和适用范围,孔板式蒸汽流量计也不例外。孔板式蒸汽流量计的正确设计、检验、安装和使用是保证测量精度,提高测量可靠性的前提条件。笔者就孔板式蒸汽流量计在实际应用中出现的问题进行探讨。
1、节流装置的构成
节流装置由孔板、取压装置、节流件前100和节流件后50长的测量管段构成。
国家标准规定,新制的节流装置必须组装成套,检验合格后才许出厂,因此节流装置实际上还包括了连接法兰,取压引出的短导管和冷凝器。
2、节流件的技术指标和安装要求
(1)孔板开孔圆筒形厚度e0.005D≤e≤0.02D在各处测量e的结果不得相差0.001D
(2)孔板厚度Ee≤E≤0.05D在各处测量E的结果不得相差0.005D
(3)孔板上游端面上任意两点之间的连线必须垂直于轴线,zui大斜率应小于1%。
(4)上游侧孔板开孔直角入口边缘应该是尖锐的,无毛刺和划痕,若由于加工或磨损使直角入口边缘形成圆弧,则圆弧半径r≤0.0004d。
(5)节流件安装在管道中,必须与管道轴线垂直,允许zui大不垂直度不得越过1°。
(6)必须安装在直管段上,并保持前有10倍于管径的直管段,后有5倍于管径的直管段。
3、节流件不符合标准要求带来的误差分析
 以角接取压法为例,我们知道采用节流孔板测量过热蒸汽流量时,流量方程式为:

式中:α为流量系数
ε为过热蒸汽的膨胀系数
d为工作状态下的孔板开孔直径
γ为工作状态下的过热蒸汽重度
ΔP为孔板前后压差(ΔP=P1-P2)
3.1 流量系数α
流量系数α是与节流件型式、截面比m、雷诺数Re及管道内壁粗糙度等有关的一个参数。
通常,在孔板设计安装符合要求的情况下,用于过热蒸汽测量,其雷诺数Re一般趋向于一个临界值Rek,这时α仅是截面比m和管道内径D的函数,可以认为α是个恒定的常数,不会引起大的测量误差,其误差可以忽略掉。但当孔板在使用一段时间后,由于化学腐蚀、微小颗粒的撞击等使孔板都有不同程度的形,在节流件的结构异变不符合技术标准要求的情况下,对其流量系数α就有修正的要求,若设定修正系数为b,则根据不同情况,修正b的倾向,如表1所示

由于上述原因,孔板式蒸汽流量计在实际应用中它的测量误差往往超过5%,有时甚至达到10%~20%,特别是蒸汽流量计用于供热,进行经济核算计量时,这一矛盾显得更为突出。
那么是不是孔板式流量计不能在实际中应用呢。不是的,可以这样认为,节流件尺寸及安装不符合要求可称其为非标准节流装置,只不过在实际使用中必须对整套节流装置流量系数
用实验的方法重新校正。
3.2 膨胀系数e
μ为被测介质等熵指数;
β为节流件开孔直径d与管道直径D之比
3.3 介质重度γ
介质重度γ与测点处工作压力P、温度T有关。查表得知,当孔板设计压力为3.5MPa,温度为430℃时,工作压力每变化0.1MPa,过热蒸汽重度约变化3%,工作温度每变化10℃,重度约变化1.8%。

由于供热站供汽压力温度不恒定,随着被测介质压力温度的改变,其偏离设计值越大,由此引起的误差越大,这一误差不能忽略不计,有必要给予相应的压力、温度校正(见表2)。
目前生产厂家生产的流量仪表都带有压力温度补偿,在实际应用中不能贪图安装及维护的方便,把压力温度补偿省掉。
4、孔板式流量计的其它问题
4.1 压力损失大
流体经标准节流装置时,由于克服磨擦阻力和涡流等原因必然要造成压力损失,压力损失近似的计算公式为:

据估算,每一节流装置压力损失在4%~10%,这样,若在管道上安装10只节流装置就会造成相当大的压力损失。热电站为满足用户压力要求不得不提高供汽压力,长期下去,造成能源的巨大浪费。
4.2 安装条件高
孔板式蒸汽流量计要求不论在空间什么位置都必须装在直管段上,并保持前有10倍于管径的直管段、后有5倍于管径的直管段,这在某些地方是难以达到的。另外,孔板式流量计安装及拆卸都十分麻烦,不利于企业生产。
4.3 解决上述问题的办法
针对上述问题,可采用其它流量计,如涡街式蒸汽流量计、电磁流量计、阿牛巴流量计等。这类流量计对流体的阻力很小,其阻力zui大不超过zui大差压值的15%,仪表结构简单,易于安装及拆卸维护,对被测介质要求不高而测量精度较高,可达1%,优于孔板流量计的测量精度。
在流量测量中,孔板式流量计具有结构简单,使用寿命长及价格低廉等优点,占据了流量计市场的主流,虽然在不同的情况下存在测量精度不高的现象,但在使用中注意满足孔板式流量计的使用条件和适用范围,孔板式流量计仍能达到±1.5%精度,若经个别标定可进一步提高到±0.75%精度,不失为一种较好的计量器具。

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