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塔形V锥流量计在济钢蒸汽流量计量中的应用

时间:2017/10/16来源:未知

摘要:蒸汽作为钢铁企业生产中主要的能源介质之一,其准确计量对生产能耗考核、循环经济运行有着重要的意义二长期以来,蒸汽流量测量中往往遇到测量范围超出设计范围、温度压力变化大、冬季运行维护量大等问题二山东钢铁集团济钢分企业近年来逐步在蒸汽计量中使用塔形(V型锥)流量计,并配套使用PLC-2800超强智能流量(热量)积算仪,效果较为理想。


0、引言:冶金企业在生产过程中产生大量的蒸汽,同时蒸汽又是作为钢铁企业生产中主要的能源介质之一,广泛应用于动力、生活采暖、制冷、发电、生产工艺用热等场合山东钢铁集团济钢分企业(以下简称济钢)年产各类蒸汽为52. 5万t,因此提高蒸汽计量管理、加强生产能耗考核可以节约巨大的能源,是建立循环经济的一个重要环节要提高能源管理水平,必须要有准确的计量但是蒸汽的准确计量是长期以来困扰冶金行业流量测量工编辑的老大难问题,蒸汽管网差量长期较大目前蒸汽流量测量以节流装置为主,其产生误差的原因主要有以下几个方面:
  (1)蒸汽用量变化范围大,实际流量往往超出节流装置设计使用范围;
(2)流量计配备不规范,由于没有进行正确的温度、压力修正导致测量出现很大偏差;
(3)蒸汽密度计算公式不统一,仪表生产厂各自采用自己的计算公式,从而产生偏差;
   (4)过热蒸汽输送过程中存在相变,可能变化为饱和蒸汽,如果补偿计算的二次仪表不能自动识别蒸汽状态,按照错误的蒸汽密度计算公式计算流量也将产生较大偏差;  
   (5)维护量较大,由于泄漏、保温伴热不好导致测量失准    济钢作为冶金行业建立循环经济的示范单位,企业对能源计量工作十分重视,从2009年起逐步进行了煤气、蒸汽、氧气、氮气、生产用水等能源介质的计量完善工作其中在蒸汽计量中,大家使用了塔形(V型锥)流量计,取得了良好的应用效果。

1、塔形(V形锥)流量计解决了宽量程的问题:
   引起节流式流量计误差的因素很多,如直管段条件、安装条件等,这些都可通过设计与施工予以保证但在蒸汽输送过程中,实际的流量范围往往无法准确确定,在工艺条件变化大的情况下,流量计会长时间工作在测量范围的量程下限或上限,这样就造成了很大的测量误差因此在设计蒸汽流量计量系统时,应考虑使用具有宽量程补偿运算功能的计量仪表塔形(V形锥)流量计的问世,使大家能拥有宽量程的节流式流量计成为可能在满足准确度的同时,其流量测量范围可真正达到to:1(或更宽),节流式流量计的这一飞跃是多项技术进步的成果,它改变着人们对节流式流量计的传统认识。
2、塔形(V形锥)流量计流量方程:
  塔形(V形锥)流量计与传统的差压式流量(如孔板等)仪表的工作原理完全相同,都是属于节流式差压流量仪表其工作原理都是基于封闭管道中流体质量守恒(连续性方程)和能量守恒(伯努利方程)两个定律    对于所有节流式差压仪表来讲,标准节流件的流量方程(1)是普遍适用的。
计算公式
计算公式
为测量管直径,IIl    只有在确定节流件尺寸和具体实现流量方面,各种节流式流量计有某些微小的差别塔形(V形锥)流量计也属于节流式差压仪表,流量测量也服从公式(1,只是在节流件开孔直径上,塔形(V形锥)流量计采用等效的开孔直径}v(锥形体***大截面圆的直径)代替了成    同时也要采用一个等效av取代a,即
计算工程式
式中,人为可压缩流体的等嫡指数;P,为节流件上游取压孔处的压力,Pa    通过上面差压式节流仪表流量方程可知,塔形(V形锥)流量计与孔板等流量仪表(标准节流装置)所依据的流量理论和流量方程是完全一样的,因此说塔形(V形锥)流量计在理论上是非常成熟的,所不同的是塔形(V形锥)流量计在决定仪表性能的“关键结构上有了突破性的改变”,正是这个改变才使得它彻底克服了传统差压流量仪表的诸多缺点和不足,并具有了一系列超乎大家想象的优越性能。

3、塔形流量计的性能:
  塔形(V形锥)流量计具有以下的优越性能:
   (1)有良好的准确度(士0. 5%一士1. 0 %)和重复性(,0. 1%);
   (2)具有较宽的量程比(10:1一15:1);  
    (3)对流体流动有整流功能,因此只需要极短的直管段(前1一3D、后0一1D,D为测量管直径);
   (4)具有自清洁功能,可以测量易结垢及脏污的流体而不堵塞,拥有具有中国独立常识产权的防堵专利产品;
   (5)是纯机械体(不含任何电子器件),因此具有耐高温、高压、抗振动、防腐等性能;    (6)可测量的流体种类广泛(液、气、蒸汽),流量范围宽(从微小流量到大流量),适应的工艺管道极宽(DN15一DN3 000 nnn );    (压力损失较小    同时塔形(V形锥)流量计也有如下缺点:相对价格高于孔板等传统仪表,并且目前还不能测量双向流量。

4、测量蒸汽流量产生的问题及其解决:
  V型锥流量计在使用中,确实克服和解决了传统差压仪表诸多的缺点和不足,得到了广大用户的好评但是也出现了某些问题,***普遍的问题是在测量蒸汽流量上在间歇用汽的工况下管道停汽期间,有时仪表总有大小不等的虚假流量显示,检查V型锥流量计也确实有差压存在即使安装规范合理、零点调整正常,此问题仍然存在特别是测量湿饱和蒸汽时,这种问题更是突出只能通过增加小信号切除值来解决,但是常常导致正常流量被切掉在塔形流量计针对V锥尾部取压导致测量蒸汽虚假流量的问题上,对其结构进行了改进,将负压端测量口改到管壁上,并将这种方式称为“管壁取压”,如图1为尾部取压结构,图2为管壁取压结构塔形流量计利用管壁取压解决了上述问题。
图1尾部取压示意图



    图1中,PH,PL为正、负取压口的压力信号;pp,为V锥管段内的压力    管壁取压的塔形流量计,改变了负压检测口
图2管壁取压示意图


图2管壁取压示意图

的位置,原来的取压结构负压测量口位于锥体尾部负压通过测量管传递到变送器,这个传递过程,在测量饱和蒸汽或湿气体时,凝析出来的水积存在负压测量管中,会影响负压传递,引起失真,导致在工艺阀门关闭后,流量计有虚假流量显示管壁取压结构改变了尾部取压口的位置,与正压一样在管壁取压,消除了负压测量管的传递误差,保证仪表测量精度。

5、FLC一2800超强智能流量(热量)积算仪:
  FLC - 2800是国内目前算法***齐全的流量(热量)积算仪,对各类流体有20余种算法、71种补偿组合其中:对蒸汽采用“国际公式化委员会”IFC1967公式部分fl区,动态计算密度,自动识别蒸汽的过热、饱和状态,采用温度、压力补偿、或设定密度补偿,测量质量流量在显示功能上,当前状态可以文字显示巧种数据,曲线显示3种数据(流量、压力、温度);历史数据则是文字和曲线显示3种数据(流量、压力、温度卜    FLC一2800超强智能流量(热量)积算仪具有贸易结算功能:(1)小流量结算协议;(2)超计划结算协议;(3)分段计量协议    FLC一2800超强智能流量(热量)积算仪的通用功能:(1)具有RS485或RS232接口;(2)断电数据保护(10年);(3)显示仪断电记录;(4)打印报表    FLC一2800超强智能流量(热量)积算仪还具有以下特殊功能:(1)数据双层防护;(2)现场流量变送器停电(断线)及故障记录;(3)补偿仪表故障自动识别补救该积算仪的特殊功能,“数据双层防护”功能,针对贸易计量的用户非常实用,贸易结算双方可以分别设置自己的操作密码,待仪表调试正常密码设置完好后,只有供、需双方同时输入密码,才能进入设置程序校验参数,保证供、需双方的利益不会被损害;“现场流量变送器、补偿仪表自动补救”功能,解决了现场一次仪表或补偿仪表出现故障后,积算仪自动识别、记录故障时间,并且按照事先设置好该信号的常用值,自动启用该设置值,并且参与计算,保证仪表的正常运行,待一次仪表信号正常后,恢复正常运行    尽管FLC2800运算和保护功能极其强大,使用却是非常简单显示仪内置130多个参数、71种运算补偿方式,但当选定一种模式后,参数项只出现与之有关的几项供用户输入数据,其他无关项均不出现,而且均是中文显示,从而使得组态输入数据变得简单明了

6、结束语:
  塔形流量计自2009年在济钢蒸汽计量上投入使用以来,运行稳定可靠特别是在济钢外供蒸汽计量(一级)使用后,未发生一起计量异议通过近几年的实践摸索,大家认为用塔形流量计作为蒸汽流量测量的一次元件,解决了国内外V型锥流量计普遍存在虚假流量的问题(停汽后仍有流量显示),尤其是配套使用FLC一2800超强智能流量(热量)积算仪进行流量的温度、压力补偿,可以解决自动识别蒸汽状态的问题,大大减少了企业整个蒸汽管网的不平衡量,是企业能源计量管理与计量贸易结算的理想工具。

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