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蒸汽流量计量的不确定性及误差分析
点击次数:535 发布时间:2015-01-26

1、过热蒸汽流量计量的不确定性
过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得。过热蒸汽的温度与压力是两个独立参数, 其它状态参数由这两个参数决定。
过热蒸汽在经过输送后, 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, 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, 一部分液滴在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, 一般流量计都不能准确检测两相流体的流量, 从而产生流量测量误差。
2  饱和蒸汽流量计量的不确定性
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参数。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,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。
准确计量饱和蒸汽流量较困难, 一般流量计都不能准确检测两相流体的流量, 蒸汽压力波动将引起蒸汽比体积的变化, 流量测量值会产生附加误差。所以,在饱和蒸汽测量中, 必须设法保持测量点处蒸汽的干度稳定, 必要时还应采取补偿措施。
3、测量误差分析
目前使用流量仪表测量蒸汽流量, 测量介质都是指单相流的过热蒸汽或饱和蒸汽。对于相流经常变化的蒸汽, 会存在测量不准确的问题。对此, 需保持蒸汽的过热度, 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计量不准确的问题, 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, 以速度式和比体积流量计应用zui普遍, 它们的共同特点是可测定气体的比体积流量, 而比体积流量Gv 又是状态的函数, 工作状态下气体的比体积流量并不能确切的反映实际流量。对此, 工程上一般都以标准状态比体积流量或质量流量表示。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, 将设计状态下的比体积流量折算为标准比体积流量或质量流量, 其折算系数中含有气体比体积的因素, 当气体的工作状态偏离设计状态, 比体积流量测量值将产生误差。此外, 气体的成分、含量或温度的变化, 都对流量测量产生影响。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。
过热蒸汽的比体积由蒸汽的温度、压力两个参数决定, 而且在不同的参数范围内, 比体积的表达形式也不相同, 无法用同一通式表示, 所以不能获得统一的比体积计算公式, 只能个别推导求得温度、压力补偿公式。在温度、压力波动范围较大的场合, 除进行温度、压力补偿外, 还需要考虑对过热蒸汽体积膨胀系数ε的补偿。
无论采用何种流量计测量饱和蒸汽的流量, 在蒸汽压力波动的条件下, 必须采取压力补偿措施, 这是因为在流量方程中, 工作条件与设计条件不一致时, 蒸汽比体积读数会产生误差, 误差的大小和工作压力与设计压力偏差的大小有关, 实际压力大于设计压力将出现负误差, 否则将出现正误差。蒸汽的干度是关系到能否准确测量蒸汽流量的重要条件, 正在研制的在线蒸汽干度检测仪表应用于蒸汽流量计量与补偿系统,将进一步提高计量的准确性。因此, 目前的蒸汽流量计量应采取以下3 项措施。
(1)输送蒸汽的管路须有良好的保温措施防止热量损失。
(2)在蒸汽管路上要逐段疏水, 在管道的zui低处及仪表前的管道上应设置疏水器, 及时排出疏水。
(3)锅炉运行操作中应避免出现汽包液位过高现象, 尽量减少出现大的负荷波动。

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