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冶金企业蒸汽流量的计量方法

时间:2017/09/17来源:未知

摘 要:冶金企业中,蒸汽流量的计量,具有重要的技术。蒸汽流量的计量,与冶金企业的能耗考核、经济效益存在着直接的关系,实际蒸汽流量计量的过程中,也会发生一些误差,如:温度压力,增加了计量的困难度。冶金企业运营时,选择蒸汽流量的计量方式,更要把控好计量的过程,所以本文主要探讨冶金企业中蒸汽流量计量的相关内容。
蒸汽流量的计量,是一项关键的工作,其可评估冶金企业中产生的蒸汽值,做到蒸汽管理的工作,进而提高蒸汽的利用效率。蒸汽流量的计量工作,逐渐成为冶金企业的重点项目。

 冶金企业蒸汽流量的计量方法
1、冶金企业蒸汽流量计量的相关分析:
  冶金企业运营中,会产生大量的蒸汽,蒸汽已经成为一项重要的能源介质,采用蒸汽流量计,可以监测冶金企业产生蒸汽的效率,而且蒸汽流量计量的过程中,转化为经济效益。蒸汽与空气、水类型的介质,有明显的不同,其在流量计量时,受多很多因素的干扰,引起了很多问题。冶金企业上的蒸汽流量计量,需计量饱和蒸汽,以便衡量蒸汽的质量,饱和蒸汽的含水量低,有利于提高蒸汽的利用率。
  冶金企业流量计量的过程中,可以把蒸汽质量,做为流量计算的一项标准,优化蒸汽的密度 [1]。蒸汽流量计量的应用,控制了蒸汽的质量流量,保障蒸汽密度,能够达到***优的状态,由此控制好蒸汽的压力与温度参数。蒸汽流量计量的过程中,蒸汽会随着外界的温度而发生变化,尤其是密度方面,变化***为明显。
  冶金企业的蒸汽流量计量方面,经常采用压力传感器、温度传感器,跟踪计量的过程,根据蒸汽流量的温度、压力变化,弥补蒸汽流量计量上的不足。因为蒸汽流量的密度,与压力、温度存在着正比关系,所以直接利用压力、温度参数,补偿蒸汽,实现密度饱和。
 
2、冶金企业蒸汽流量计量的影响因素:
(1)量程比。冶金企业蒸汽流量计量时,受到量程比的影响明显。量程比在蒸汽流量计量中,属于给定流量数值范围的指标,其可测量出冶金企业中,蒸汽流量的***大流量、与***小流量的比值 [2]。蒸汽流量计量时,量程比不足,是一项重要的问题,量程比的计量数值,小于实际蒸汽的流速,当蒸汽流量过大时,管道会有噪音、冲蚀的问题,实际是流量计量检测不到的,主要就是受到量程比不足的影响。量程比不足,就会影响蒸汽流量的计量数据,由此还会降低蒸汽流量的质量与经济效益。
 
(2)测温测压。冶金企业蒸汽流量计量的测温测压方面,存在着蒸汽密度补偿不准确的问题。蒸汽计量中的质量流量,根据压力和温度的变化,实行蒸汽密度补偿。冶金企业的蒸汽流量计量方面,采用不同的流量计,获取的密度结构不同,例如:差压式流量计与涡街式流量计,两者同时应用到蒸汽流量计量上,就会发现,涡街式流量计检测的蒸汽流量密度变化,***终数值会明显高于差压式流量计,导致补偿精度方面出现的差异。冶金企业中,蒸汽流量计量的温度、压力因素,决定了蒸汽流量在温度、压力方面的补偿量,测温误差,会明显高于测压误差,导致补偿不均衡,影响了冶金蒸汽流量的饱和度。
 
(3)蒸汽干度。冶金企业运营时,蒸汽流量计量方面,还会采用体积流量计,直接测量蒸汽的体积,利用密度,计算出流量数据。
  蒸汽流量计算时,经常假设蒸汽处于干燥状态,实际蒸汽没有达到干燥的标准,此时就会降低流量计量的数值。
 
(4)零点漂移。零点漂移问题,主要出现在蒸汽流量计量的差压式流量计中,也就是流量计安装前后,零位输出有差异,概括为静压误差。零位漂移问题,会影响到蒸汽计量的结果,不利于冶金企业对蒸汽的统计。

3、提高蒸汽流量计量准确性的措施:
3.1、规范流量计:

 冶金企业提高蒸汽流量计准确性时,规范流量计,用于解决量程比不足的问题。一般情况下,为了保障量程比的性,流量计尽量选择大量程比数据,明确较低流速的数据,***大量程比,按照 100:1 的方法实行 [3]。除此以外,蒸汽流量计的量程方面,可以并联多个流量计,采用综合并联的方法,规范量程比,保证冶金企业蒸汽流量计量的准确性。
 
3.2、补偿:
 针对上文测温测压方面的问题,实行补偿。重点分析冶金企业中,蒸汽流量计量的应用,从流量计量的角度上分析,注重测温元件的应用,测温元件本身有误差,会引起温度补偿误差,选择测温元件时,要以规范规程为依据,深入分析测温元件的特征,如:铂热电阻,此类电阻就会降低蒸汽补偿的精准效果,促使测温数值偏低,准确选择测温计量中的测温元件,有助于提高计量与补偿的性。冶金企业蒸汽流量计量中,如果选用的蒸汽,涉及到减压条件,就要把流量计,放置在减压阀以前,把没有经过减压处理的蒸汽,运用到蒸汽补偿中,提高蒸汽计量与测量的性。当冶金蒸汽流量计量系统中,流量计必须放置在减压阀之后时,蒸汽过热会影响补偿的效果,此时就要同期实行温度、压力的补偿,维护蒸汽流量补偿的性。
 
3.3、改进计量:
 蒸汽流量计量受到蒸汽干度的影响,不利于计量的准确性,降低了蒸汽的品质 [4]。蒸汽干度方面的影响,要改进蒸汽流量计的测量过程,蒸汽流量计量的上游阶段,应该安装水、汽分离装置,专门用于提高蒸汽干度,避免影响流量计量的效果。
 
3.4、注入静压:
 冶金企业蒸汽流量计量中的静压误差,处理时,需要根据流量计安装前后的零位,做灵活的调整,向正负压式内,注入相同的静压力,三阀组内的高低压阀,一个打开,一个关闭,检测平衡阀,正负压室内,没有充满介质,运用泄流阀排出积液即可。

3.5、蒸汽流量计产品:
  电厂过热蒸汽流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。
原理
在流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,如图1所示,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。
涡街流量计漩涡形成示意图
设旋涡的发生频率为f,被测介质平均流速为 ,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,即可得到以下关系式:
 f=SrV1/d=SrV/md                     (1)
式中  V1--旋涡发生体两侧平均流速,m/s;
     Sr--斯特劳哈尔数;
     m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比        
 管道内体积流量qv为
             qv=πD2V/4=πD2mdf/4Sr                 (2)
             K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1                  (3)
式中 K--流量计的仪表系数,脉冲数/m3(P/m3)。
   K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关,
涡街流量计斯特罗哈数与雷诺数的关系 
图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见,在ReD=2×104~7×106范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时,VSF的流量计算式为(4) 
图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线
式中 qVn,qV--分别为标准状态下(0oC或20oC,101.325kPa)和工况下的体积流量,m3/h; 
   Pn,P--分别为标准状态下和工况下的压力,Pa;
   Tn,T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度,K;
   Zn,Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。 
由上式可见,VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量,这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度,流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。
涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
为提高涡街流量计的耐高温及抗振动性能,我企业新近开发出了SKLU改进型涡街流量传感器,因其独特的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。
蒸汽流量计在实际应用中,往往***大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,***小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的***佳工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。我企业研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。
为了使用方便,电池供电的本地显示型涡街流量计采用微功耗高新技术,采用锂电池供电可不间断运行一年以上,节省了电缆和显示仪表的采购安装费用,可就地显示瞬时流量、累积流量等。温度补偿一体型涡街流量计还带有温度传感器,可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力,从而显示饱和蒸汽的质量流量。温压补偿一体型带有温度、压力传感器,用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力,从而显示气体的标况体积流量。
◆测量介质: 气体、液体、蒸气
◆口径规格 法兰卡装式口径选择 25,32,50,80,100
◆法兰连接式口径选择 100,150,200
◆流量测量范围 正常测量流速范围 雷诺数1.5×104~4×106;气体5~50m/s; 液体0.5~7m/s
正常测量流量范围 液体、气体流量测量范围见表2; 蒸气流量范围见表3
◆测量精度 1.0级 1.5级
◆被测介质温度:常温–25℃~100℃
◆高温–25℃~150℃ -25℃~250℃
◆输出信号 脉冲电压输出信号 高电平8~10V 低电平0.7~1.3V
◆脉冲占空比约50%,传输距离为100m
◆脉冲电流远传信号 4~20 mA,传输距离为1000m
◆仪表使用环境 温度:-25℃~+55℃ 湿度:5~90% RH50℃
◆材质 不锈钢, 铝合金
◆电源 DC24V或锂电池3.6V
◆防爆等级 本安型iaIIbT3-T6
防护等级 IP65
产品选型 

型号

口径

流量范围m³/h

液体

气体

饱和蒸汽

CYLU-25

DN25

1~10

25~60

10~85

CYLU-32

DN32

1.5~18

15~150

14~140

CYLU-40

DN40

2.2~27

22.6~150

22~220

CYLU-50

DN50

4~55

35~350

35~350

CYLU-65

DN65

14~200

60~600

60~600

CYLU-80

DN80

9~135

90~900

86~860

CYLU-100

DN100

14~200

140~1400

135~1350

CYLU-125

DN125

12~360

220~2200

210~2100

CYLU-150

DN150

30~450

350~3500

300~3000

CYLU-200

DN200

56~800

550~5500

550~5500

CYLU-250

DN250

45~1500

900~9000

850~8500

CYLU-300

DN300

65~2000

1360~13600

1250~12500

 

代号

功能1

N

无温压补偿

Y

有温压补偿

 

代号

输出型号

F1

4-20mA输出(二线制)

F2

4-20mA输出(三线制)

F3

RS485通讯接口

 

代号

被测介质

J1

液体

J2

气体

J3

蒸汽

 

代号

连接方式

L1

法兰卡装式

L2

法兰连接式

 

代号

功能2

E1

1.0级(适用于液体)

E2

1.5级

 

T1

常温

T2

高温

T3

蒸汽

 

P1

1.6MPa

P2

2.5MPa

P3

4.0MPa

 

D1

内部3.6V供电(不带输出)

D2

DC24V供电

 

B1

不锈钢(法兰材质)

B2

碳钢(法兰材质)


 
4、结束语:
 蒸汽流量计量在冶金企业中发挥着重要的作用,明确蒸汽流量的相关应用,重点分析冶金企业中,蒸汽流量计量时的影响因素,进而提出提高蒸汽流量计量准确性的措施,以此来提高蒸汽流量计量的质量与性能,满足现代冶金企业的根本需求,体现蒸汽流量计量的实践作用。

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