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蒸汽流量计计量问题全面解析 应用案例以改进办法

时间:2017/10/26来源:未知

  【摘 要】 蒸汽在大家的工业生产活动里面具有重要的用途,其准确的计量对于如今我国降低能源的消耗,提升能源的利用效率与管理水平具有十分重要的意义。不过因为蒸汽具有复杂的物理特征使其成为流量计量内部十分困难的问题。本文在先容蒸汽流量计应用现状以及存在相关问题的基础上面,提出其改进的有关对策。
蒸汽流量计计量问题全面解析 应用案例以改进办法
  蒸汽作为工业生产内部的重要能源物质,在生产与生活领域都是具有十分重要的用途。对于各个生产厂家实施蒸汽管理需要由企业动力部门以及调度部门进行实现,其需要的计量器具都由其自家生产,若是有计量纠纷产生,相关处理人员则是企业付计量控制进行负责的部门实现。在选择计量器具的时候,由于孔板测量技术发展极为迅速,并且有国际标准对其给予大力支撑,其具备较为简单的结构,优势在于耐高温且成本低等,这使得在大中型管道角度看,多数选择的流量计都是孔板差压式的,尤其是在高压过热的蒸汽中,其选择的全是孔板压差的模式。对于中小管道来说,除了孔板差压的方式之外,涡街流量计使用的数目是***多的。
 
  一、蒸汽计量系统的应用现状:
 
  对于蒸汽流量的计量系统,很多的企业由于计量的不够准确,进而造成了供需双方间有计量纠纷发生,在近些年来,由于科学技术的快速发展,不断增强的管理制度以及快速提高的计量器具产品质量等,使得大部分蒸汽计量系统能够正常工作。不过对于一些中小型的用户来说,很多采用的都是分流旋翼类型的流量计,其出现的问题比较多,系统测试精度不高,故障频发,有的不到一个采暖的周期就损坏。
 
  二、存在的问题分析与相关对策建议:
 
  2.1 测量性能有待提升,选型范围有待拓展
 
  对于很多的企业来说其应用的蒸汽计量很多采用的都是孔板差压流量计,很多都是七八十年代建设的装置。这一类型的计量器存在很大的弱点,首先其量程非常的小,通常是3:1,如果在30% 以下的流量刻度工作的时候,就会出现比较大的误差。若是运行工况和先前设计的相关条件分离,则会增加较多的测量误差。并且在进行孔板系统的内部检测的时候,在引压管系统方面,便极其易发生易冻、堵塞、汽化等特征出现,使得仪表的首次安装工程量非常的巨大,后期维护费用是非常高的。在长时间的运行过程中,孔板几何尺寸的变化极为快速,且锐角会变钝,在开停车时,孔板会由于蒸汽管道中有冷凝水存在,开停蒸汽管道过程里面出现水垂,进而使得孔板变形,有的严重情况会出现喇叭口。
 
  通过上面的长期使用的经验显示,孔板差压式蒸汽流量计,在实际使用的时候对于先前设计中存在的测量精度的保证极为困难,当前已经存在变送器以及孔板等一体化产品,很多的部分已经实现了智能化与计算机化,不过由于孔板本身锐角的变钝使得流出系数的变化,使得测量误差增加的缺点还是没有改善。虽然在很多的产品里面已经具有了钝化孔板产品的出现,不过其相关的钝化标准与其检测的器具还是没有出现,同时其还是一种非标准孔板结构,这就要求逐台给以检定,实现计量。
蒸汽流量计计量问题全面解析 应用案例以改进办法
  2.2 蒸汽的计量表检定
 
  现阶段在检定蒸汽计量表方面还是没有一个完备的方案,其也是对蒸汽计量工作产生制约的关键环节,借助于将蒸汽当作是工作介质蒸汽流量计量检定相关装置在很多地方都是实际应用过,不过因为这样的装置十分的浪费能源、难以操作以及检定精度不高、成本昂贵等缺点,没有很好的发展前途,几乎没有长久使用的。同时恰恰是因为没有地方对蒸汽流量予以检定,需要对阿丑巴以及涡街等灯光流量计进行实时周检,这样实现起来难度非常大。本文中便对蒸汽计量检定装置存在的缺陷进行了提出,并指出其会逐步被淘汰,接着便借助于压缩空气来对于蒸汽给予替代来实施流量计检定,这成为之后发展的一个趋势。不过它还是需要进一步的完善,依据目前的发展形势来说,这一方面的实验应用的数据太少,没有形成统一的标准。不管是在理论分析上面还是在实践的数据上面,还是需要做出大量的实践工作,进而使得进一步的规范化。
 
  2.3 其他影响因素与对策分析
 
  对于蒸汽流量计量的准确性进行影响的因素还包括:首先就是蒸汽流量的实际值要比流量计能够进行计量的流量***小值低;第二就是流量计上下游安装直管段仍需要提升;第三为蒸汽的密度补偿不正确;***后为现场存在振动干扰。
 
  对于量程比的不足,可以选择大量程的流量计以及其并联模式进行有效利用,针对存在的上下游直管段的不足可通过要求其具备的流量计较低来进行实现,例如,有斯派莎克提出的ILVA 流量计。在补偿蒸汽密度的时候并不是要对蒸汽质量流量进行正确计量,这需要对蒸汽中温度以及压力的变化给以考虑,也就是蒸汽密度补偿。涡街流量计在输出信号的时候仅受流速影响,其同介质的温度、压力以及密度是没有关联的,差压式流量计的质量流量是受到了流量计差压平方根、几何外型以及密度平方根的影响的。所以密度变化给涡街式流量计带来的影响要比差压式流量计大。就管道振动街流量计来看,它对于机械振动的敏感性是非常高的,计量结果会受其影响,这需要进行非常可靠的流量计前后管道的支撑设计。若是无法对管道振动进行避免,则需要对有着较强抗干扰能力的差压式流量计进行使用,例如,有斯派莎克提出的ILVA 流量计。
蒸汽流量计结构图
  在差压传送中存在的误差的零点漂移差压变送器在现场进行安装使用的时候,通常会在零位输出出厂进行校验的时候出现不一致的零位输出。称该种零位输出偏离是静压误差,对其进行调整是要在正负压室中进行相同静压的通入,打开三阀组中的一个高低压法,关闭另一个,则会打开平衡阀,若是换衣正负压室内中没有被测介质,便能够借助于正负压室中泄流阀排尽积气,来进行变送器输出的检查。需要引压管线对于坡度使管中会产生的气泡给以保证其在***短时间内升至母管内,在管内中产生的杂志会在短时间内下沉至排污阀。需要引压管线对其给以定期维护,以此来保证没有堵塞或泄露现象出现。具备的引压管内径是受到了引压管总长度以及被测流体性质的影响的,相对于蒸汽系统来说,引压管通常具备10mm 左右的内径。为了保证正负压引压管中不会存在不一致的介质温度,以造成差异密度出现,而使得传送失真,需要保证正负引压管布置要尽量靠前。如果在严寒地带或是室外进行使用的时候,可能会出现引压管内液体结冰现象,这要求伴热保温,不过要保证伴热保温不会直接在引压管中进行缠绕,避免以此造成的介质出现汽化,以至于虚假误差产生。


  三、钢铁行业应蒸汽流量计问题解析:
 
  0、前言
 
  蒸汽作为钢铁企业的重要动力能源之一,计量的准确性及有效性直接影响到能源的利用水平,对钢铁企业内部提高能源利用率,降低消耗、差损有着重要的意义。文章结合莱钢蒸汽能源供应现状,对影响现有流量计准确性的因素进行简单分析,并提出整改措施。
 
  1、莱钢蒸汽流量计量现状分析
 
  目前莱钢现有各类蒸汽发生锅炉22 台/套,蒸汽发生量在1100~1550 t /h 之间。共配备用于厂际间结算的蒸汽流量计共有81 套,其中余热回收蒸汽流量计量10 套,锅炉蒸汽产量表22 套,主要用于全企业46 个单位的蒸汽结算。根据GB17167 - 2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》要求,蒸汽介质进出用能单位能源计量器具配备率达到100%,进出主要次级用能单位能源计量器具配备率达到80%,主要用能设备能源计量器具配备率达到70%,蒸汽计量准确度等级要求为2. 5。但受现场环境、能源计量仪表投资费用、各单位能源计量重视程度不同,蒸汽流量计配备率和运行状况也呈现出不同态势。目前全企业范围内尚有部分用户点未实行仪表计量。这些用户点主要集中在食堂、澡堂及采暖用汽几个等方面。
蒸汽流量计原理
  根据蒸汽使用时段的变化情况,用户主要分为常年用汽和季节性用汽用户两种。常年用汽单位用蒸汽量较稳定,主要是生产工序用汽; 季节性用汽单位用汽量往往集中在冬季采暖季中,蒸汽主要用途是用于供暖和室外设备保温。常年用汽单位的数量占到总用户量的40%左右,而用汽量往往达到总量的80%以上。因此,各用户间用汽量不平手平衡的问题较为突出。同时受到蒸汽汽源与各用户间距离不同的影响,沿途压降损失不同,故蒸汽流量计一般都安装在用户侧,以在能源结算中抵消由于差损导致的用户损失。
 
  鉴于莱钢各蒸汽用户流量计运行状态存在较大差异,管道管径、用汽量、蒸汽品质、现场安装条件、流量计使用年限等各种因素致使蒸汽计量准确性受到制约,给计量结算工作带来了一定影响。如何发挥现有能源计量仪表的作用,更加合理地进行能源数据结算也就成为了一个值得探讨的课题。
 
  2、蒸汽流量计准确性影响因素简要分析
 
  针对当前使用***多的差压式蒸汽流量计为例,简单探讨了影响现有蒸汽流量计量准确性的几个因素。首先了解下差压式蒸汽流量计的工作原理。差压式蒸汽流量计是利用蒸汽流过节流装置,在节流装置附近造成局部收缩,流速增加,在其上、下游两侧产生静压力差,通过蒸汽参数和管道几何尺寸,再根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系从而求得流量值。根据流量方程:
 
  式中qm—质量流量,kg /s;
 
  qv—体积流量,m3 /s;
 
  C—流出系数;
 
  ε—可膨胀性系数;
 
  β—直径比,β = d /D;
 
  d—工作条件下节流件的孔径,m;
 
  D—工作条件下上游管道内径,m;
 
  △p—差压,Pa;
 
  ρ1—上游流体密度,kg /m3。
 
  可见流量为C、ε、d、ρ、△P、β( D) 6 个参数的函数,影响其准确性的因素主要在以下几个方面。
 
  2.1 蒸汽流量计的选型、设计制造
 
  因为蒸汽介质的特点,保证准确性的首要一点就是计量器具的选型和设计。由于蒸汽可分为饱和蒸汽和过热蒸汽,在输送过程中蒸汽干度会下降,出现汽、水两相流,蒸汽流速也会发生变化。如果当蒸汽压力、流速很大,节流装置又比较庞大时,长期受到蒸汽冲刷,会导致节流装置快速磨损,即公式中β值变化,造成计量偏差; 同样,当蒸汽流速较低时,由于差压△p 较小,受下限流速影响,也无法准确计算出流量。不同类型流量计适用于不同介质、不同工作状态中,在选型时,正确选择合适的流量计是十分重要的。
 
  在设计制造流量计时除了制作精度的影响外,参数设定也是非常关键的环节。参数设定时要求使用工况参数而不是额定参数。如前所述,不同用户侧蒸汽品质截然不同,如果仅依靠额定参数设计出的涡街流量计,必定存在测量误差。
 
  2.2 蒸汽流量计的安装要求
 
  蒸汽流量计属于比较精密的仪表元件,为了保证差压信号的准确,通常在选择安装位置时,    以保证蒸汽输送中处于层流状态,使蒸汽平稳通过节流装置,避免不必要的扰动。安装过程中取压管堵塞、变形都会对差压的取得带来一定影响,所以正确安装一次元件也是确保准确性的重要一环。
 
  2.3 流量计的温度、压力实时补偿
 
  差压式流量计是利用蒸汽动静压能转换,由公式( 1) 可知流量计测得介质的质量流量qm 中,密度ρ 也是影响因素之一。而蒸汽密度ρ 又是温度和压力的函数,所以蒸汽实时的温度和压力变化必然影响到测量数据的准确性。在蒸汽输送过程中,不同用户侧蒸汽的温度、压力不断发生变化,尤其是末端用户,往往实际工况状态与设计状态有较大差异,固定温度、压力值进行计算得出的结果必然存在误差。
 
  2.4 蒸汽流量计的校验和维护
 
  由于蒸汽流量计长期处于高温、高压汽水环境中,很容易造成仪表高温损坏、锈蚀、杂质阻塞等,因此需要经常维护和定期检修。特别是目前莱钢蒸汽管道多采用高空架设,流量计安装位置多处于室外或高空平台上,环境条件较差,日常维护往往忽视对节流装置的检查。受条件所限,一套流量计安装后其内部腐蚀减薄情况缺乏掌控,由此带来的测量误
 
  差就被忽略。
 
  2.5 仪表设备冬季的保温伴热
 
  由于莱钢蒸汽流量计多安装于室外,在冬季时需要对导压管及仪表箱内加设保温伴热装置,防止导压管内凝结水结冰。一旦出现导压管路结冰,将使测量结果失真,如不及时处理还可损坏差压变送器。从现场情况的了解,计量设备伴热普遍存在三个问题。一是从取压口附近选择伴热蒸汽接入点,影响仪表正常取压; 二是没有独立的伴热蒸汽系统,通常伴热蒸汽取自流量计计量的蒸汽管道中,当管道停汽后,仪表伴热随之停止; 三是伴热管道夏季停用后,锈蚀泄漏,导致伴热效果差或无法伴热。
 
  3、改进措施
 
  1) 在蒸汽流量计选型时,根据用户侧具体蒸汽参数特点、现场安装条件、用汽量大小等因素,避开流量计自身缺点影响,选择合适类型的流量计。提供准确的管道内外径尺寸,蒸汽工作压力、温度、常态流量范围等参数,保证设计参数和工况参数基本一致,防止工作状态偏离设计状态,确保量程范围,以保证准确性。
 
  2) 在选取蒸汽流量计安装位置时,一般保证“前十后五”,即保证流量计前直管段距离在10D 以上,流量计后直管段在5D 以上。安装过程中,严格按照安装标准,如果是孔板流量计,要保证孔板与管道垂直,***大倾斜度小于1%,使孔板的锐面迎着蒸汽的方向; 如果是巴类流量计,插入杆要与管道垂直,并且不能偏心。安装前,先对流量计进行清扫,防止异物损伤孔板锐面或堵塞取压孔,避免由于施工导致的流量计损坏。安装导压管时,导压管路应垂直或倾斜安装,其倾斜度应大于1∶ 12。并保证弯曲处圆滑过渡,弯曲半径应大于导压管外径的5 倍。导压管长度一致并保持平行,以防止管内积液而导致差压错误。如果安装温度压力补偿,温度压力测点位置要尽量远离节流装置,以减小管道开孔对测量的影响。
 
  3) 尽量安装温度压力实时补偿,对蒸汽状态实时监控。同时为了克服在小流量或无流量情况下,受到各种扰动造成差压信号变化或零点漂移造成信号导致计量仪表失真,往往要将一定范围内的信号切除。当用户由较大用量突然减少到较小流量,或者由于流量计量程设定过大,小流量无法计出时,需要合理设定小信号切除范围以减少计量误差。
 
  4) 目前常规校验方法只是对差压或压力变送器零点量程及线性度进行检查,检查参数设定及流量积算仪进行调校。而根据JJF640《差压式流量计》检定规程要求,还需要增加对孔板锐面、巴类插入杆、管道内壁磨损情况检查、管道存积物清扫等环节; 另外,在维护方面,要加强对仪表定期排污,防止导压管、正负压阀、平衡阀腐蚀堵塞。同时加强对连接件密封垫片的检查,防止导压管发生泄漏。通过仪表定期维护、保养,延长仪表使用寿命,从而减少测量误差。
 
  5) 仪表伴热保温措施。为了解决仪表伴热问题,在设计时要考虑仪表伴热与该区域设备伴热管道相连接,还要增加排污,加强伴热维护工作。
蒸汽流量计计量问题全面解析 应用案例以改进办法
 
四、蒸汽流量计小问题全面解析:

  蒸汽流量计是利用液体振动原理而开发的一种新型流量计,广泛应用在石油、化工、冶金、造纸等行业流体的计量。蒸汽流量计在使用中会产生一定的故障问题,对于用户的使用会造成一定的影响。今天大家就来具体先容一下蒸汽流量计常见故障及处理方法,希翼可以帮助到大家。
 
  在蒸汽流量计测量时,主要的干扰因素有电磁干扰和机械振动两种方式,这两种干扰限制了量程,还严重影响了蒸汽流量计在低流速、小流量的测量中的应用。蒸汽流量计可以通过在电路上采用光隔离限流来抗干扰,这种方法也可以有效的解决地线电流的干扰。
 
  蒸汽流量计从管线上拆下流量计,同时把连接远传仪表的导线拆下。卸下指示器紧固螺栓,取下指示器,在没有故障的情况下。一般不要拆卸或移动指示器的任何部件。
 
  蒸汽流量计在清洗时,要注意不要损坏下列零部件,垫圈的每个表面,减速齿轮组?转子、转子轴,阻尼叶片;喷嘴孔及喷嘴板喷汽孔的边缘,各定位止口,主动磁钢,宝石轴承,孔板内孔边缘。正确的组装是流量计正常运转的保证。检查各部位的密封垫圈是否损坏,如损坏,应更换合格的密封垫圈。
 
  转子轴在组装时,轴尖应放入宝石轴承上,其轴向间隙为0.3-0.5mm之间,间隙大小,可用垫圈调整,注意厚垫在上。转子轴装好后,应能自由运转,用嘴吹动转子时可轻松旋转并能缓慢停下。指示器安装前要检验指针转动是否灵活。
 
  在蒸汽流量计中,干扰信号的大小就决定了蒸汽流量计量程的下限。如果要扩展蒸汽流量计的量程测量下限就必须要降低测量干扰信号。下面先容一下蒸汽流量计的抗干扰技术,蒸汽流量计的干扰信号主要有电磁干扰和机械振动干扰两种方式,如何解决抗干扰信号是改进蒸汽流量计的关键问题。通常情况下,蒸汽流量计是采用金属外壳的,外壳具有很好的屏蔽作用,可以有效的防止电场以及射频的干扰。
 
  对于磁场的干扰,可以在测量仪器的内部电路设计中通过更换非磁性元件和印刷电路板合理布线等方法来解决。但是随着电子技术的发展和完善,抗电磁干扰主要是抗地线电流干扰。
 
  在蒸汽流量计测量时,主要的干扰因素有电磁干扰和机械振动两种方式,这两种干扰限制了量程,还严重影响了蒸汽流量计在低流速、小流量的测量中的应用。蒸汽流量计可以通过在电路上采用光隔离限流来抗干扰,这种方法也可以有效的解决地线电流的干扰。

 
  五、结论:
 
  为对蒸汽计量工作进行极大的提高,需要的有关部门建立相关的标准以及开展相关的研究,具体的做法为相关的部门建立专项的资金,同具有需求的企业结合,选择合适的数据种类与规格的蒸汽流量机,在通过实验获得相关数据的基础上面,统计与归纳出某些计量的数据与误差之后,建立成熟的检定蒸汽流量计的相关标准。

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