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1、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。过热蒸汽是常见的动力能源，常用来带动汽轮机旋转， 进而带动发电机或离心式压缩机工作。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，
2、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 又无腐蚀性的气体。饱和蒸汽具有如下特点。（1）饱和蒸汽的温度与压力之间 对应，二者之间只有一个独立变量。(2) 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 或液雾的双相流体，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
3、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
4、蒸汽流量测量不准确的问题，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20C、1个标准大气压下的体积。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
5、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 且在参数的不同范围内，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、压力波动范围较大的场合，除 进行温度、压力补偿外，还需要考虑对气体膨胀系数8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
6、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实卩设将出现负误差，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疏水，在管道的最低处及仪表 前的管道上应设置疏水器，及时排出冷凝水。(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
7、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、维护需求以及流量仪 表的特性。这里，着重讨论流量仪表的特性、安装条件、维护需 求以及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
8、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； 测量范围宽，量程比可达1： 10； 压力损失小，运行费用低，更具节能意义； 在一定的雷诺数范围内，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； 应用范围广，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：
9、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-40+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
10、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，维护及拆洗的工作量较大； 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及规范 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
11、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，量程范围宽，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内流体流量都可以 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 用范围为070m/s，可以较好地满足蒸汽流量测量的要求。 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
12、 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佳保证。 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内输送的动力消耗，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。表1给出
13、的数据为目前热力 管网用主管道流量范围在不同的压力损失时，孔板流量计引起的 循环泵额外耗电量、电耗费用、折合标准煤量、购煤费用的单台 孔板流量计在一个取暖季节运行费用的数据，其中运行天数按 120天、电价按0.35元/度、标准煤价按200元/t计算。由表1可见，一个流量为4000m3/h的中型热网，当孔板 压力损失为30千帕时，仅一台孔板流量计就多耗9.6万度电， 运行费用为3.12万元，对于流量为10000m3/h的大型热网，额 外耗电量达24万度，运行费用7.8万元。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，可大大地减少运行费用，获得可观的经济
14、效益。综上所述，蒸汽流量仪表的选用是非常重要的，准确测 量蒸汽流量是生产部门都需要和普遍关心的问题。随着经济的发 展，提高测量水平的呼声越来越高。因此，应针对生产实际情况， 做一些细致的技术工作，切实探索出一条蒸汽流量测量的成功之 路为什么要将过热蒸汽转化为饱和蒸汽？2008年12月13日 星期六 上午10:07在蒸发工艺中需要将过热的生蒸汽转化成饱和蒸汽，主要是出于什么考虑？ percy 发表于 2007-11-24 10:27饱和蒸汽在输送过程中由于散热，变成凝结水+蒸汽，气液两相易引起管道振动。另外工艺上要求需过热蒸汽。haibao 发表于 2007T1-24 14:37蒸发工艺中，将过
15、热蒸汽通过减温器变成饱和蒸汽使用，好处有1、饱和蒸汽传热系数高，饱和蒸汽直接冷凝过程中，传热系数比 过热蒸汽通过“过热一传热一降温一饱和一冷凝”的传热系数高出很多， 2、饱和蒸汽由于温度低，对设备的运转也有很多好处。ttlkk发表于 2007-11-24 15:11支持楼上的观点，饱和蒸汽传热系数高，节约蒸汽，对于降低蒸汽消耗很 有利，一般化工生产用换热蒸汽都使用饱和蒸汽。halen发表于 2007-11-24 15:33过热蒸汽有其本身的应用领域，如用在发电机组的透平，通过喷嘴至电机， 推动电机转动。但是过热蒸汽很少用于工业制程的热量传递过程，这是因 为过热蒸汽在冷凝释放蒸发焓之前必须先冷却
16、到饱和温度，很显然，与饱 和蒸汽的蒸发焓相比，过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的，从 而会降低工艺制程设备的性能。haibao发表于2007-11-24 15:34 回复4楼的帖子虽然很多人都说减温可以节约蒸汽，我以前也是这样认 为，但现在仔细想，并不能节约蒸汽。一般减温使用冷凝水进行降温，如果1t的过热蒸汽需要0.5t的冷凝水， 变成1.5t的饱和蒸汽用于换热器加热，其放出的热和1t的过热蒸汽相当 或者小于，所以并不能降温。叩石 发表于2007-11-24 19:02好像利用蒸汽加热时更需要的是它的潜热，因为潜热是大能量，而显热是 不需要的，过热不稳定，温度高要求高，条件苛刻，给生产带来更大的投 资，所以加热用饱和蒸汽！
