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蒸汽流量計中蒸汽測量的準(zhǔn)確與穩(wěn)定

發(fā)布時間:2013年5月22日 來源:江蘇恒大儀表銷售六部

蒸汽是比較特殊的介質(zhì),隨著工況(如溫度、壓力)的變化,過熱蒸汽經(jīng)常會轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽,形成汽液兩相流介質(zhì)。對于相流的經(jīng)常變化的蒸汽,至今為止,工業(yè)用流量儀表種類....

蒸汽是比較特殊的介質(zhì),隨著工況(如溫度、壓力)的變化,過熱蒸汽經(jīng)常會轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽,形成汽液兩相流介質(zhì)。對于相流的經(jīng)常變化的蒸汽,至今為止,工業(yè)用流量儀表種類多達(dá)60余種,之所以這樣,因為史上還沒有一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都使用的流量儀表,蒸汽流量計流量儀表都有它特定的適用性,也有其局限性。如果流量儀表選擇不當(dāng),流量肯定測量不準(zhǔn)。

  蒸汽可分為飽和蒸汽和過熱蒸汽。飽和蒸氣又可分為干飽和蒸氣和濕飽和蒸氣。在流量測量過程中,蒸氣的性質(zhì)有時會產(chǎn)生變易。也就是說,它們之間可能會相互轉(zhuǎn)換。這對蒸氣流量的準(zhǔn)確計量帶來一定的困難。

  1、蒸氣的密度

  準(zhǔn)確確定蒸氣的在線密度是確保蒸氣流量測量精度的最重要的條件之一

  A.飽和蒸氣的密度水經(jīng)過加熱蒸發(fā)變成蒸汽,這就是飽和蒸汽。飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著嚴(yán)格的一一對應(yīng)關(guān)系。飽和蒸汽的密度可以是其溫度或者是其壓力的單一函數(shù)。根據(jù)飽和蒸汽的溫度值或者是壓力值的大小,將其代入飽和蒸汽密度計算公式就可以計算出準(zhǔn)確的飽和蒸氣的密度值。

  B.過熱蒸氣的密度

  過熱蒸汽是將飽和蒸汽進(jìn)行再加熱后獲得的一種具有特殊品質(zhì)的蒸氣。它打破了飽和蒸汽所固有的溫度與壓力嚴(yán)格一一對應(yīng)的關(guān)系。也就是說,在固定的蒸汽壓力條件下,凡是溫度超過對應(yīng)壓力條件下飽和溫度的蒸汽都被稱為過熱蒸汽。由于過熱蒸汽具有過熱度,因此在輸送和流量測量過程中一般不容易發(fā)生性質(zhì)變異(不容易產(chǎn)生冷凝水析出),在流量測量過程中可以將過熱蒸汽作為單一介質(zhì)看待。

  過熱蒸汽的密度是其溫度和壓力的綜合函數(shù),密度值可以根據(jù)過熱蒸汽的溫度值和壓力值通過過熱蒸汽密度計算公式準(zhǔn)確計算獲得。天辰蒸汽流量計采用在線溫度、壓力密度補償?shù)姆椒梢垣@得準(zhǔn)確的過熱蒸汽密度,可以保證在過熱蒸汽流量測量過程中不會因為密度的問題帶來額外的測量誤差,保證測量的精度。

  2、高溫、高壓的蒸汽對流量測量的影響

  高溫、高壓的蒸氣在流量測量過程中對于測量裝置的要求是非常高的。主要表現(xiàn)在傳感器材質(zhì)的選擇,安裝的可靠性和安全性,防止發(fā)生跑冒滴漏,防止高溫蒸氣對于測量元件的影響和損壞等等。

  彎管傳感器具有各種材質(zhì)的品種可供選擇。在高溫、高壓的蒸氣管道上安裝使用的彎管傳感器完全可以選用與工藝管道相同材質(zhì)的彎管(傳感器)。這樣的選擇就很好地解決了傳感器的材質(zhì)問題。

  彎管傳感器具有良好的耐磨性能,可以長周期、高精度、高穩(wěn)定地工作。因此,彎管傳感器可以采用直接焊接的方式進(jìn)行安裝。具體的方法就是將彎管傳感器直接和工藝管道焊接在一起。這樣的安裝方法完全可以解決蒸氣流量測量過程中可能出現(xiàn)的跑冒滴漏的問題。

  孔板流量計為了解決跑冒滴漏的問題,在市場上曾經(jīng)出現(xiàn)過一種焊接式孔板。但是,由于孔板不具備耐磨的特性,它的檢修周期最長只有一年。焊接式孔板它是以損失測量精度為代價來解決蒸氣流量測量中的跑冒滴漏問題的,這當(dāng)然不是一個好辦法。因此,焊接式孔板最終不能夠被人們廣泛接受。

  彎管流量計屬于差壓式流量測量裝置,它是通過差壓變送器將差壓信號轉(zhuǎn)換成為電信號進(jìn)行流量測量的。而差壓變送器又是通過導(dǎo)壓管與彎管傳感器連接的。由于導(dǎo)壓管的存在,高溫、高壓蒸汽并不直接與信號轉(zhuǎn)換器(在這里就是差壓變送器)直接接觸。因此,不存在轉(zhuǎn)換器受高溫、高壓蒸汽影響的問題。

  這一點與渦街流量計不同。渦街流量計的旋渦檢測元件是直接與蒸汽接觸的,因此,它的耐溫性能就受到限制。

  3、蒸氣的冷凝對于流量測量的影響

  蒸汽是由水加熱蒸發(fā)生成的。對于差壓式流量測量裝置而言,差壓式傳感器(包括:孔板、彎管傳感器、均速管、威力巴測量管等等)必須通過導(dǎo)壓管與差壓變送器連接,將傳感器產(chǎn)生的差壓信號送入差壓變送器進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換。那么處于導(dǎo)壓管中的蒸汽會因為與環(huán)境換熱而冷凝成為冷凝水。

  在蒸汽流量測量過程中,如何妥善解決蒸汽流量計原理由于冷凝水的生成而帶來的一系列問題。這是需要我們特別的注意問題。如何保證正負(fù)導(dǎo)壓管中冷凝水液面的平衡和穩(wěn)定保證兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面處于同一高度是保證蒸氣流量測量裝置準(zhǔn)確測量的前提條件。如果兩根導(dǎo)壓管中的冷凝液液面高度不相等,那么,冷凝液液柱的高度差會使差壓變送器接受一個附加的差壓值,這個差壓值將使蒸氣流量測量的精度大受影響。

 ?。?)盤式冷凝器

  我們假設(shè)與彎管傳感器連接的導(dǎo)壓管具有一段相當(dāng)長的水平管段,用來代替冷凝罐的工作,達(dá)到保持冷凝水液面的穩(wěn)定和平衡。所謂相當(dāng)長的水平管是指即使管道內(nèi)的蒸氣是過熱度很高的過熱蒸汽,通過相當(dāng)長管段的導(dǎo)壓管換熱之后保證在相當(dāng)長的水平管段尾部之前一定有冷凝水產(chǎn)生。其結(jié)果是處于水平管近端(與彎管傳感器連接)導(dǎo)壓管中的介質(zhì)必然是蒸汽,處于導(dǎo)壓管遠(yuǎn)端中的介質(zhì)必然是冷凝水。蒸汽和冷凝水的交界面必然處于水平導(dǎo)壓管中間的某一點上,具體位置對于冷凝水液柱的高度無關(guān)。管道中蒸汽壓力、溫度的變化或者是周圍換熱條件的變化使水平導(dǎo)壓管中的部分冷凝水閃發(fā)或者是部分蒸汽冷凝,只會使水汽交界面在水平導(dǎo)壓管中來回移動,它不會造成冷凝水液柱高度的變化。這是因為這根導(dǎo)壓管處于水平狀態(tài)下工作的緣故。這樣就保證了導(dǎo)壓管中冷凝液液面的平衡和穩(wěn)定。

  足夠長的水平導(dǎo)壓管安裝、使用都不方便。如果能夠?qū)⒆銐蜷L的水平導(dǎo)壓管給它盤起來,加工成為一個水平盤管使用就十分方便、合理。這就是水平盤管產(chǎn)生的原因。彎管流量計配置了專用的水平盤管就解決了冷凝水液面平衡和穩(wěn)定的問題。

  (2)保溫和伴熱

  處于寒冷地區(qū)的蒸汽流量測量裝置,差壓變送器測量室和導(dǎo)壓管中的冷凝水容易結(jié)冰,造成系統(tǒng)無法正常工作。保溫和伴熱就是蒸氣流量測量必須要考慮的技術(shù)措施。

  蒸氣流量測量系統(tǒng)采用保溫和伴熱是一件十分麻煩的事。在可能的條件下將流量測量裝置安裝在環(huán)境溫度較高的室內(nèi)是寒冷地區(qū)最佳的選擇。

  在采取伴熱、保溫方案時,要特別注意處于垂直狀態(tài)條件下的正負(fù)導(dǎo)壓管所處溫度的一致性。這是因為導(dǎo)壓管中(冷凝)水的密度是溫度的函數(shù)。如果處于垂直狀態(tài)下的兩根導(dǎo)壓管工作在不同的溫度條件下,管內(nèi)的冷凝水密度是不一樣的。工作溫度差異越大,產(chǎn)生的附加差壓值就越大;垂直距離越高,產(chǎn)生的附加差壓值就越大。這個問題必須引起我們的高度重視。

  解決這個問題的方法是將處于垂直狀態(tài)的正負(fù)壓兩根導(dǎo)壓管和伴熱管組合在一起,并保持它們之間有相同的間隔距離,使兩根導(dǎo)壓管中的冷凝水處于同樣的溫度狀態(tài)下工作,保證不會因為管道內(nèi)水的密度不同引起測量偏差。之所以強(qiáng)調(diào)處于垂直狀態(tài)下的導(dǎo)壓管而不重視水平導(dǎo)壓管的溫度差,是因為水平導(dǎo)壓管中液體的溫度變化引起的密度變化不會造成差壓值的變化,不會造成測量的附加誤差。

 ?。?)蒸汽冷凝對于處于停用狀態(tài)流量計的影響  測量蒸汽流量的彎管流量計在實際停止使用蒸汽的狀態(tài)下,流量計仍然會有指示這個問題給用戶造成很大的困惑。其實,這也是蒸汽冷凝惹的禍。我們知道,彎管傳感器是安裝在蒸汽管道上進(jìn)行流量測量的。當(dāng)用戶停止用汽時,會將蒸汽閥門關(guān)閉。但是,彎管傳感器本身仍然處于蒸汽管道中。這時管道中的蒸汽雖然不再正常流動了,但是,隨著管道的冷卻,管道中不斷有部分蒸汽變成為冷凝水,客觀上仍然有蒸汽在管道中無序的流動著。彎管傳感器屬于雙向式流量傳感器,無論蒸汽流動的方向如何改變,它都能夠產(chǎn)生正向的差壓信號。于是,彎管流量計在這樣的狀態(tài)下仍然有“相當(dāng)?shù)牧髁恐怠保鹑藗兊牟乱?。如果彎管傳感器安裝在蒸汽截止閥的前面,無論蒸汽截止閥關(guān)閉與否,它始終處于蒸汽管道中,蒸汽的冷凝和新蒸汽的補充沒有盡頭,這樣的現(xiàn)象就會更加嚴(yán)重一些。但是,這種現(xiàn)象對于蒸汽正常流動時的工作并不產(chǎn)生任何影響。解決停止用汽后依然有流量顯示的方法是二次表設(shè)置小信號切除,即當(dāng)差壓信號低于一定數(shù)值后流量計按沒有流量處理。

  4、蒸氣的流速對流量測量的影響

  管道中蒸汽的實際流速一般都比較大。在正常條件下,蒸氣在管道中的經(jīng)濟(jì)流速在40~70m/s之間。有時蒸氣的流速高達(dá)100m/s以上也不鮮見。高速的蒸汽對于流量測量元件的影響主要表現(xiàn)為磨損和沖擊。

  天辰蒸汽流量計傳感器實際上是一個90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭,無任何附加節(jié)流件或插入件,流道通暢,不容易產(chǎn)生磨損,對于微量磨損不敏感,因此,對于管道中可能存在的沖擊影響不大。

  彎管流量計的以上特點與孔板流量計有較大的區(qū)別??装鍖δp特別敏感(入口銳角)。孔板由于是節(jié)流件,對于管道中可能產(chǎn)生的水錘沖擊影響巨大。很多實際使用的蒸氣孔板,往往都會或多或少地產(chǎn)生變形(成為碗形)就是由于管道中水錘沖擊造成的。所有這些都會直接影響孔板流量計的測量精度。

  在采用彎管流量計測量蒸氣流量的系統(tǒng)中,由于蒸氣的流速相當(dāng)高,使彎管傳感器能夠產(chǎn)生足夠大的差壓信號值。這對于差壓變送器的選擇十分有利,對于提高彎管流量計的測量精度十分有利。

  5、彎管傳感器結(jié)構(gòu)形式的選擇

  A.水平安裝是“L”型90°彎管傳感器安裝模式的首選

  如果現(xiàn)場安裝的是90°彎管傳感器,那么彎管傳感器的安裝狀態(tài)是必須注意的一個問題。

  水平安裝的90°彎管傳感器,它的兩個取壓孔同樣可以處于水平的狀態(tài)下工作。同樣可以保證兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面的平衡和穩(wěn)定。這樣的安裝方式也可以不考慮對于差壓變送器的遷移和補償。所以,水平安裝是采用90°彎管傳感器首選的安裝模式。

  B.“Z”型彎管傳感器是蒸氣流量蒸汽流量計測量系統(tǒng)的次首選

  彎管傳感器有多種結(jié)構(gòu)形式,安裝在九十度折彎處的“L”型90°彎管傳感器和安裝在直管上的“Z”型彎管傳感器是其中的兩種。由于蒸氣介質(zhì)的特殊性,在蒸氣流量測量系統(tǒng)中,選擇那一種彎管傳感器對于保證流量測量結(jié)果是有一定的影響的。

  “Z”型彎管傳感器可以安裝在任意空間狀態(tài)的直管上工作,且能夠保證兩個取壓孔一定可以處于同一水平位置上。這樣的安裝模式可以保證蒸氣冷凝液液位始終處于相同的水平面上,這時不需要對差壓變送器進(jìn)行任何的遷移或補償。使系統(tǒng)的工作簡單、方便、準(zhǔn)確。因此,“Z”型彎管傳感器是蒸氣流量測量中次首選的彎管傳感器?! .處于垂直安裝狀態(tài)下工作的“L”型90°彎管傳感器

  垂直安裝的“L”型90°彎管傳感器,它的兩個取壓孔不處在同一水平面上。兩個取壓孔之間存在一個高度差。取壓孔位置高度差的存在使兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面存在一個相同數(shù)量的冷凝液液位的高度差。這樣的安裝方式必須考慮對于差壓變送器進(jìn)行相應(yīng)的遷移和補償才能夠保證系統(tǒng)的正常工作。

  遷移的數(shù)值當(dāng)然是兩個取壓孔位置高度差與冷凝液密度的函數(shù)。問題是冷凝液(水)的密度是環(huán)境溫度的函數(shù),而環(huán)境溫度并不是一個固定值。于是,這樣的測量方法必然會帶來附加的偏差。當(dāng)環(huán)境溫度差異很大時,需要對差壓變送器的遷移值進(jìn)行實測校準(zhǔn),盡可能減小誤差的產(chǎn)生。

在條件允許的情況下,我們應(yīng)該盡可能的避免使用垂直安裝的“L”型90°彎管傳感器公司主營產(chǎn)品有:流量計,孔板流量計,電磁流量計,V錐流量計,磁翻板液位計,校驗儀,壓力校驗,數(shù)顯壓力表,壓力變送器,電接點壓力表,安全柵,隔離器,雙金屬溫度計,一體化溫度變送器,差壓變送器,流量計,電磁流量計,孔板流量,V錐流量,渦街流量計,液位計,超聲波(物)位計,雷達(dá)液(物)位計,蒸汽流量計,孔板流量計,V錐流量計歡迎選購!


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