蒸汽流量的测量要点

《蒸汽流量的测量要点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蒸汽流量的测量要点（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、关于蒸汽流量的测量1引言在计量工作中，蒸汽流量测量不准确是普遍存在的问题，其中主要原因分析如下。1.1过热蒸汽蒸汽是比较特殊的介质，一般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是由饱和蒸 汽加热升温获得。其中绝不含液滴或液雾，属于实际气体。过热蒸汽的温度与压力参数是两 个独立参数，其密度应由这两个参数决定。过热蒸汽在经过长距离输送后，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，会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，液体出现绝热膨胀时也会 转变成为过热蒸汽，这样就形成汽液两相流介质。1.2饱和

2、蒸汽未经过热处理的蒸汽称为饱和蒸汽。它是无色、无味、不能燃烧又无wiki腐蚀/wiki 性的气体。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，以“X”表示。(3)准确计量饱和蒸汽流量比较困难，因为饱和蒸汽的干度难以保证，一般流量计都不能准 确检测双相流体的流量，蒸汽压力波动将引起蒸汽密度的变化，流量计示值产生附加误差。 所以在蒸汽计量中，必须设法保持测量点处蒸汽的干度以满足要求，必要时还应采取补偿措 施，实现准确的测量。2、 测量的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的过热蒸汽或饱和蒸汽。对于 相流

3、经常变化的蒸汽，肯定会存在测量不准确的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过 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测量不准确的问题，解决这一问 题的根本方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，以速度式和容积流量计应用最普遍，它们的共 同特点是只能连续测定工况下的体积流量，而体积流量又是状态的函数，工作状态下的体积 流量不能确切的表示实际流量，工程上一般都以标准状态体积流量或质量流量表示。所谓标 准状态体积是0C、1个标准大气压下的气体体积或20笆、1个标准大气压

4、下的体积。以质 量流量为计量单位的情况，目前应用不多。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，将设计状态下的体积流量折算为标准体积流量或质量流量，其折算系数中含 有气体密度的因素，当气体介质的工作状态偏离设计状态，流量示值将产生误差。此外气体 介质的组成、含量或温度的变化，对流量测量也产生影响，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。过热蒸汽的密度由蒸汽的温度、压力两个参数决定，而且在参数的不同围，密度的表 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密度计算公式，只能个别推导 求得温度、压力补偿公式。在温度、压力波动围较大的

5、场合，除进行温度、压力补偿外，还 需要考虑对气体膨胀系数e的补偿。无论采用何种流量计检测饱和蒸汽的流量，在蒸汽压力波动的条件下工作，必须采取 压力补偿措施，这是因为在流量方程中，都含有蒸汽密度的因素，工作条件与设计条件不一 致时，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，P实P设将 出现负误差，否则将出现正误差。蒸汽的干度条件是关系到能否准确计量蒸汽流量的重要条 件，目前正在研制在线蒸汽干度检测仪表，待干度仪表应用于蒸汽流量计量与补偿系统，必 将进一步提高计量的准确性。目前应采取以下三项措施：(1) 输送蒸汽的管路必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

6、疏水，在管道的最低处与仪表前的管道上应设置疏水器，与时排出 冷凝水。(3) 锅炉操作中应避免出现汽包液位过高现象，尽量减少负荷出现大的波动。3、流量仪表的选型对于蒸汽计量在选择流量仪表时应考虑5个主要因素：被测流体特性、生产工艺情况、 安装条件、维护需求以与流量仪表的特性。这里，着重讨论流量仪表的特性、安装条件、维 护需求以与选用流量仪表应注意的几个问题。目前，测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计、 差压式(孔板、均速管、弯管)流量计、分流旋翼式流量计、阿牛巴流量计、浮子式流量计 等，下面以涡街流量计、孔板流量计和弯管流量计为例加以说明。3.1涡街流量计涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一

7、种新型流量计，由于它具有其它流量 计不可兼得的优点，70年代以来得到了迅速发展。据介绍，现在日本、欧美等发达国家使 用涡街流量计的比例大幅度上升，已经广泛用于各个领域，将在未来流量仪表中占主导地位， 是孔板流量计的理想替代产品。它具有以下特点：结构简单牢固，无可动部件，长期运 行十分可靠；维护十分方便，安装费用低；传感器不直接接触介质，性能稳定，寿命 长；输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高，并方便与计算机联网；测 量围宽，量程比可达1:10 :压力损失小，运行费用低，更具节能意义；在一定的雷 诺数围，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状 和尺寸有

8、关，测量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表的系数；应 用围广，气体、液体的流量均可测量；检定周期为24年。但该流量计也存在一定的局限性：涡街流量计是一种速度式流量计，漩涡分离的 稳定性受流速影响，故它对直管段有一定的要求，一般是前10D、后5D:测量液体时， 上限流速受压损和气蚀现象限制，一般是0.58m/s :测量气体时，上限流速受介质可 压缩性变化的限制，下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制，蒸汽是825m/s；应力 式涡街流量计对振动较为敏感，故在振动较大的管道安装流量计时，管道要有一定的减震措 施；应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，一般为-4

9、0 +300C。3.2 差压式流量计以孔板流量计为代表的差压式流量计应用历史悠久，有国际标准，理论精度高，应用 十分普遍。但经过几十年的应用，发现孔板流量计也存在不足：应用中许多因素(设计 参数与工况参数不符，上游直管段不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，锐角磨损等) 对其测量精度有非常大的影响，使其测量误差增大；安装较为麻烦，维护与拆洗的工作 量较大；需配差压变送器使用，增加了维护的工作量，另需敷设导压管，且在冬季需对 导压管进行保温，不可以安装在室外；流量量程比为1:3,局限性大；若安装不正确， 容易发生蒸汽泄漏；压力损失较大，运行费用高。3.3 弯管流量计弯管流量计实际上是一个90度标

10、准弯头，没有比它结构更简单的流量传感器了。随 着机械加工工业的发展和行业标准化与规化管理的不断完善，用作弯管传感器的标准机制弯 头性价比越来越高。它的特点是：结构简单，价格低廉。弯管流量计传感器耐磨损， 对微量磨损不敏感。安装简单，可采用直接焊接法进行安装，使现场跑冒滴漏的麻烦得 到彻底的解决。 适应性强，量程围宽，直管段要求不严。只要是可以用孔板、涡街、均 速管流量计来测量的管道流体流量都可以用弯管流量计进行测量，而且在耐高温、耐高压、 耐冲击、耐振动、耐潮湿、耐粉尘等方面，弯管流量计远优于其它流量计。弯管流量计 的量程比可达1:10，对于蒸汽，它的适用围为070m/s,可以较好地满足蒸汽流

11、量测量的 要求。弯管流量计由于其特殊的测量原理，使其在实际应用时对直管段的要求不严格， 一般只要求前5D、后2D即可，远远低于其他流量测量装置的要求。弯管流量计精度高， 重现性好，测量精度可达1.14%，重现性精度可达0.2%，一次安装后，不再需要重复拆装， 因此，其安装精度也能得到最正确保证。弯管流量计的最突出特点是无任何附加节流件 或插入件，可大大降低流体在管道输送的动力消耗，节约能源，尤其对那些大 系统、大 管径、低压头的测量对象好处更加明显。举例说明：为维持一台安装在每小时数千吨流量供热管道的孔板流量计正常运行，一个采暖季节 约需多耗电数万度，折合人民币数万元。这里仅考虑孔板流量计压力

12、损失为几千帕，实际运 行时远远超过这个值。即便是这几千帕的压力损失，它所造成的附加运行费用也是不可忽视 的。而弯管流量计进行测量附加阻力损失就会小得多，如果用弯管流量计替代孔板流量计进行计 量，可大减少运行费用，获得可观的经济效益。综上所述，蒸汽流量仪表的选用是非常重要的，是准确测量蒸汽流量是前提条件。供热行业中，蒸汽流量测不准是普遍问题，其中主要原因分析如下。1. 蒸汽的特点蒸汽是比较特殊的介质，随着工况（如温度、压力）的变化，过热蒸汽经常会转变成为 饱和蒸汽，形成汽液两相流介质。对于相流的经常变化的蒸汽，使用目前流量仪表测量气流 量，肯定会存在测不准的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过

13、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测不准的问题，然而解决问题的根本方法是开发一种可 测两相流动介质的流量仪表。2. 流量仪表的选型至今为止，工业用流量仪表种类多达60余种，之所以这样，因为史上还没有一种对任 何流体、任何量程、任何流动状态以与任何使用条件都使用的流量仪表，没中流量仪表都有 它特定的适用性，也有其局限性。如果流量仪表选择不当，流量肯定测量不准。但流量测量 是一复杂的技术，而流量仪表种类繁多，即使针对某一确定的应用，选择一适宜的流量仪表 也就变成一项技术性很强的工作，需要在作出最终

14、选择之前仔细而深入地考虑和权衡许多与 测量问题有关的因素。在选择流量仪表时应考虑5个主要因素：被测流体特性、生产工艺情况、安装条件、维 护需求以与流量仪表的特性。对蒸汽计量而言，同样要考虑以上5个因素。这里，着重讨论 流量仪表的特性、安装条件、维护需求以与选用流量仪表应注意的几个问题。目前，测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计、差压式（孔板、均速管、弯管）流量计、 分流旋翼式流量计、阿牛巴流量计，浮子式流量计等，这里主要讨论涡街流量计、孔板流量 计和弯管流量计。2.1涡街流量计涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种新型流量计，由于它具有其它流量计 不可兼得的优点，70年代以来得到了迅速发展

15、。据介绍，现在日本、欧美等发达国家使用 涡街流量计的比例大幅度上升，已经广泛用于各个领域，将在未来流量仪表中占主导地位， 是孔板流量计的理想替代产品。它具 有以下特点： 结构简单牢固，无可动部件，长期运行十分可靠； 维护十分方便，安装费用低； 传感器不直接接触介质，性能稳定，寿命长； 输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高，并方便与计算机联网； 测量围宽，量程比可达1： 10 压力损失小，运行费用低，更具节能意义； 在一定的雷诺数围，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化影响，仪表系数仅与漩涡 发生体的形状和尺寸有关，测量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表的 系数；

16、应用围广，气体、液体的流量均可测量； 检定周期为2-4年。同时涡街流量计也存在以下一定的局限性： 涡街流量计是一种速度式流量计，旋涡分离的稳定性受流速影响，故它对直管段有一定 的要求，一般是前10D、后5D； 测量液体时，上限流速受压损和气蚀现象限制，一般是0.5-8m/s； 测量气体是，上限流速受介质可压缩性变化的限制，下限流速受雷诺数和传感器灵敏度 的限制，蒸汽是8-25m/s； 应力式涡街流量计对振动较为敏感，故在振动较大的管道安装流量计时，管道要有一定 的减震措施； 应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，一般为 -40-+300C。2.2 孔板流量计孔板流量计应用历史悠久，有国际标准，理论精度高，应用十分普遍，但经过几十年的 应用