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隨著我國經(jīng)濟形勢的飛速發(fā)展、 市場競爭的日趨激烈, 各行各業(yè)都面臨著嚴(yán)峻的考驗。如何提高企業(yè)的管理水平, 如何降低生產(chǎn)成本以提高生產(chǎn)效率, 成為一個企業(yè)興衰存亡的關(guān)鍵。其中, 能源消耗是所有企業(yè)生產(chǎn)成本的一項重要指標(biāo), 所以正確、 合理地使用能源就成為企業(yè)管理的重要內(nèi)容。其中蒸汽是各生產(chǎn)企業(yè)的重要能源之一, 有的直接參與化學(xué)反應(yīng), 但多數(shù)是用其熱能。所以企業(yè)在談?wù)摴?jié)能降耗一般會先想到 “蒸汽” 。
1、 測量蒸汽流量儀表的分類及選擇
目前,測量蒸汽流量的儀表主要分為渦街和差壓(孔板為主) 兩大類。蒸汽流量測量在上世紀(jì) 80 年代以前普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計, 但從流量儀表發(fā)展?fàn)顩r來看, 孔板流量計盡管其歷史悠久、 應(yīng)用范圍廣, 人們對它的研究也zui充分, 實驗數(shù)據(jù)zui完整, 但用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計來測量蒸汽流量, 它仍存在一些不足之處: 其一, 壓力損失較大; 其二, 導(dǎo)壓管、 三組閥及連接頭容易泄漏; 其三, 量程范圍小, 一般為 3: 1, 對流量波動較大易造成測量值偏低。而渦街流量計具有結(jié)構(gòu)簡單, 變送器直接安裝于管道上,克服了管路泄漏現(xiàn)象。 另外, 渦街流量計的壓力損失小, 量程范圍寬, 對飽和蒸氣測量量程比可達30: 1。 因此, 隨著渦街流量計測量技術(shù)的成熟, 渦街流量計在蒸汽流量檢測中的應(yīng)用比例逐年增大。
蒸汽是比較特殊的介質(zhì),有飽和及過熱兩種狀態(tài)。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 (如下圖)
圖中的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)分別為 (水)蒸汽的壓力和溫度值。圖中的曲線稱作飽和曲線。曲線上的點為飽和狀態(tài)的蒸汽參數(shù)值,飽和曲線以上部分為過熱蒸汽, 以下部分為液態(tài)水。
由上圖可以看出飽和蒸汽的溫度和壓力值是一一對應(yīng)的,即當(dāng)飽和蒸汽的溫度或壓力有其中一值確定,另一值也就可以確定了。 例如: 150℃的飽和蒸汽對應(yīng)的壓力值為0.476MPa。絕壓為 0.6Mpa的飽和蒸汽對應(yīng)的溫度為 158.94℃。而過熱蒸汽的溫度和壓力并不一一對應(yīng), 在圖中是在飽和曲線以上的區(qū)域。例如: 150℃的蒸汽當(dāng)其壓力值大于 0.476Mpa 時,就稱其為過熱蒸汽, 只是過熱度不同。壓力值等于 0.476MPa 時, 稱為飽和蒸汽。
2、 蒸汽流量計量中的溫度壓力補償
目前, 我國對蒸汽的計量記錄及結(jié)算值的單位基本上是質(zhì)量流量, 即噸或公斤。而蒸汽流量計測量值均是體積流量, 即立方米。這就需要實時采集蒸汽的溫度和壓力, 在積算儀或計算機中計算出密度進行補償。飽和蒸汽的溫度和壓力值是一一對應(yīng)的, 因而單獨通過測壓力或測溫度都可以對飽和蒸汽進行密度補償。而過熱蒸汽的溫度和壓力并不一一對應(yīng), 過熱蒸汽的密度補償必須同時測其壓力和溫度。以測量過熱蒸汽為例, 使用渦街流量計時應(yīng)安裝壓力變送器和溫度傳感器采集壓力和溫度進行補償計算(如下圖) 。
另外, 干蒸汽在長距離輸送過程中, 會因熱量損失而出現(xiàn)部分凝結(jié), 導(dǎo)致蒸汽干度降低, 變成濕蒸汽。 蒸汽的溫壓狀態(tài)在飽和曲線以下區(qū)域時我們就不能稱其為蒸汽而是水了。 飽和蒸汽實際上是水分子由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的臨界值, 飽和蒸汽由于溫度或壓力的改變部分氣態(tài)水分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài), 即蒸汽中攜帶了部分的水時就稱其為 “濕蒸汽” , *氣態(tài)水分子稱為 “干蒸汽” 。(1)濕蒸汽就屬性而言是兩相流體, 但在濕度不高的情況下, 可將其當(dāng)作單相流體, 并用一般的流量計進行測量。
(2) 蒸汽嚴(yán)重帶水, 將使渦街流量計出現(xiàn) “漏脈沖”現(xiàn)象, 更嚴(yán)重時, 渦街流量計會*沒有脈沖輸出。
(3) 對于蒸汽嚴(yán)重帶水影響渦街流量計正常測量的情況, 常用的處理方法是在渦街流量計上游的適當(dāng)位置充分疏水。 合理布置疏水器, 保持蒸汽的過熱度, 使?jié)裾羝母啥缺M量提高, 能保證渦街流量計正常測量。
3、 渦街流量計在蒸汽計量中的優(yōu)點
(1) 結(jié)構(gòu)簡單而牢固, 無可動部件, 可靠性高, 長期運行十分可靠。
(2) 安裝簡單, 維護十分方便。 不像差壓式流量計那樣再另裝導(dǎo)壓管和固定支架, 即節(jié)省了安裝費用, 又減少了故障點, 還不用采取保溫措施。
(3) 檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì), 性能穩(wěn)定, 壽命長 (針對于內(nèi)藏式) 。
(4) 輸出是與流量成正比的脈沖信號, 無零點漂移,精度高。也可根據(jù)需要使其輸出 (4~20) MA 信號。
(5) 測量范圍寬, 量程比可達 1: 10 或更高。這一點對一些用汽很不平衡的用戶的蒸汽計量很有作用。
(6 ) 壓力損失較小, 運行費用低, 具有一定的節(jié)能意義。
4、 渦街流量計測量蒸汽的局限性分析
(1)對直管段的要求較高, 一般起碼要求前直管段在 15D 左右, 后直管段在 5D 左右。
(2 ) 蒸汽的水擊容易造成探頭及旋渦發(fā)生體的損傷。
(3 ) 不適合安裝在管線振動較大或干擾較強的地方。
(4) 所測介質(zhì)溫度不能過高, zui高不能高于 400 度。
(5) 現(xiàn)在大管徑的流量表穩(wěn)定性欠佳 (大于DN250MM)
渦街流量計在使用后克服了孔板流量計的諸多不足, 對飽和蒸汽的測量更準(zhǔn)確、 更穩(wěn)定,維護方便。但值得注意的是,由于孔板測量技術(shù)發(fā)展成熟, 有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)作支持, 本身結(jié)構(gòu)簡單、 造價低, 耐高溫性能和抗振性能好,所以對于大中型管道,如DN200mm 以上管道, 多是采用孔板差壓式流量計, 尤其是高壓過熱蒸汽, 全部是采用孔板差壓式流量計。對于中小管道, 渦街流量計使用數(shù)量越來越多。另外由于高溫及振動對渦街傳感器的正確使用十分不利, 除采取必要的耐溫、 減振措施外, 在實際使用時, 應(yīng)盡量安裝于振動小通風(fēng)好的位置。如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)干擾的虛假信號, 應(yīng)停止運行并檢查原因予以排除。另外, 測量飽和蒸汽的流體流速不得低于 5m/s, 否則, 流量計量值偏低。除上述以外, 還應(yīng)注意蒸汽計量儀表的定期檢修。由于其長期處在高溫、 高壓的水蒸汽環(huán)境中, 很容易造成表件損壞、銹蝕、 雜質(zhì)阻塞等, 因此需要經(jīng)常維護和定期檢修。
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