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《蒸汽流量计量方法》国家标准涉及的主要问题
点击次数:5075 发布时间:2015-01-17

1、问题的提出
蒸汽是重要的二次能源, 广泛用于取暖、制冷、生产工艺用热中作载热工质。据不完全统计, 我国年产蒸汽为20 亿t , 所以提高蒸汽的生产、输送及使用效率可以节约巨大的能源。我国是一个耗能大国, 同时又是一个能源利用率低下的国家, 在计划经济时代, 蒸汽与其它能源一样也是国家“统购统销" , 价格不尽合理, 既影响生产者提高蒸汽质量的积极性,也影响到使用者节约能耗的积极性。随着社会主义市场经济的发展, 蒸汽正逐步推向市场, 由国家分配、国家定价变为按需供应、按质按量收费。这样将促使企业提高能源的管理水平、改进工艺提高品质、降低能耗、增加回收、杜绝浪费, 使节约能源这一基本国策得以落实。
要提高能源管理水平, 必须要有准确的计量。
但是蒸汽(特别是湿蒸汽)的准确计量是长期以来困扰着流量测量工作者的老大难问题。其存在的问题:
(1) 我国现有蒸汽流量计量没有统一的标准, 对仪表系统不确定度不能做出性的评估, 使贸易双方由于量差引起的矛盾难以解决。
(2) 仪表选型缺乏规范性的技术依据的指导, 使仪表选型、安装、使用不合理, 造成测量的偏差过大。
(3) 饱和蒸汽由于其本身的物理特性, 在输送过程中常常是以汽、水两相流出现(即饱和蒸汽的干度小于100 %), 目前的蒸汽流量计量没有对干度进行修正,使测量的准确度大为下降。
(4) 用户使用蒸汽是用所载之热能, 而不是工质本身, 所以用质量作为蒸汽结算单位不尽合理。
2.1  关于贸易结算单位问题
热能是一个状态参数, 不同状态、等质量的蒸汽含有的热能相差很大。例如:在压力为0.8MPa 、温度为200 ℃的条件下的过热蒸汽, 每千克所含的热能为2838.6kJ ;在压力0.8MPa 温度为220 ℃的条件下的过热蒸汽, 每千克所含的热能为2884.2kJ , 二者相差1.6 %。所以, 以质量为蒸汽的结算单位不能真实反映蒸汽的价值。这会造成了一些热用户不积极利
用蒸汽, 而寻求新的热源。
《蒸汽流量计量方法》国家标准(以下简称《蒸汽标准》) 针对上述情况, 将以热量、热能为蒸汽的结算单位, 并给出相应的数学模型和不确定度的计算, 同时考虑到人们多年使用蒸汽质量为交接单位的习惯, 作为一种过渡, 仍保留以质量为蒸汽结算单位, 并给出相应的数学模型和不确定度的计算。
2.2  关于湿蒸汽干度修正问题
饱和蒸汽在蒸汽中占有相当的比例, 湿蒸汽是饱和蒸汽实际存在的几乎*形式。过热蒸汽在经过长距离的输送后也往往会成为湿蒸汽。湿蒸汽实质是一种饱和蒸汽和水的两相流, 任何汽、液两相流的测量中都必须要测量干度这一重要参数。如不考虑干度,将带来很大误差。对测量质量流量是如此, 对能量测量亦是如此。例如:当蒸汽压力为2.5MPa , 干度
85 %时, 如不考虑干度的影响, 以干蒸汽密度代替湿蒸汽密度, 将带来14.5 %左右的质量流量测量误差和5.2 %左右的能量测量误差。而GB/T1716 -1997《企业能源计量器具配备和管理导则》中对企业蒸汽流量计量准确度要求2.5 级, 所以目前的蒸汽测量方法远达不到GB/T1716 -1997 的要求。国内外许多专家学者对湿蒸汽流量计量进行了大量的研究、试验工作。
国内一些企业也对干度计进行了试制工作, 但由于没有标准, 并未在实际生产中应用。《蒸汽标准》将给出湿蒸汽的修正公式及干度的测量方法, 它将进一步推动干度计的研制、生产和使用。
2.3  蒸汽品质的评价
目前, 蒸汽的计量是以质量作结算单位。即使按热量结算, 也涉及蒸汽的品质品位, 然而不同品质品位的蒸汽不仅热量不同, 而且做功的能力有很大差异。
例如:我国大型热电厂的锅炉燃烧效率与国外无大的差异均达98 %以上, 但发电效率却明显低于发达国家(我国约36 %, 世界先进水平已达42%), 除了管理水平等因素外, 主要的技术原因是能源品位利用水平的差距。工业蒸汽的利用上这种差距更为明显, 而且供汽含水较多。如果有关的价格政策、国家标准以及作为技术基础的评价和测量方法研究不能体现出这种差异, 就谈不上作为商品的蒸汽按质论价, 不利于蒸汽生产、输送质量的提高, 高品位的蒸汽得不到合理的应用,导致我国蒸汽利用率普遍低下, 挫伤了热用户用汽积极性, 造成资源严重浪费。因此, 蒸汽品质品位的评价, 也将是《蒸汽标准》要解决的课题之一。
2.4  关于仪表的选型问题
由于蒸汽温度高、流速快、范围度宽、鲜有完满足这些要求的仪表。目前用得zui多的是标准孔板节流装置, 但《蒸汽标准》不局限于标准孔板的应用,而是涵盖了GB/T2624 -93 中涉及的所有标准节流装置的应用, 使用者可根据具体条件有更宽的选择余地。

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