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只有了解蒸汽的特性,才能做好蒸汽流量的測量工作,真是這樣嗎?這話是有道理的,由于蒸汽的特性復(fù)雜,所以蒸汽流量的測量工作歷來是困擾能源計(jì)量部門的難題。所以只有對蒸汽的特性有了深入理解,才能做好蒸汽流量的測量工作。蒸汽可分為飽和蒸汽和過熱蒸汽,其特性是不相同的,現(xiàn)分述如下。
飽和蒸汽的飽和壓力和飽和溫度是相互對應(yīng)的,即一定的飽和壓力必然對應(yīng)一定的飽和溫度,知道其中一項(xiàng),另一項(xiàng)也就知道了。其密度由壓力參數(shù)決定。飽和蒸汽應(yīng)是一種氣體,但只能瞬時存在,其不穩(wěn)定,要么進(jìn)入濕蒸汽狀態(tài),要么進(jìn)入過熱蒸汽狀態(tài)。
一般所測得的蒸汽不可能是單純的氣相蒸汽,在傳送過程中熱量的損失,蒸汽中便會有液滴、液霧產(chǎn)生,成為含有液相的微小水粒的飽和蒸汽,生產(chǎn)過程中基本沒有干飽和蒸汽,大多是兩相流的濕飽和蒸汽。
而過熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱升溫后獲得的,過熱蒸汽中不含有液相的微小水粒,是單 相流體,其特性接近氣體,過熱蒸汽的溫度與壓力是兩個互不相關(guān)的獨(dú)立變量,其密度由這兩個參數(shù)決定。但工況的變化,過熱蒸汽會轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝?,形成氣、液兩相流介質(zhì)。
在了解蒸汽特性的基礎(chǔ)上,再來看看蒸汽流量測量中的一些實(shí)際問題。實(shí)用的流量計(jì)算公式如下:
Qm 為流量,kg/h;α為流量系數(shù);ε為線脹系數(shù);d 為工作狀態(tài)下孔板的孔徑,mm;△P 為差壓,Pa;ρ為被測流體的密度,kg/m3 。
從上式可看出,流量示值與蒸汽密度ρ密切相關(guān)。而蒸汽溫度、壓力的變化,必然使蒸汽密度發(fā)生變化。所以在蒸汽流量測量中,在對差壓進(jìn)行測量的同時,還必須對蒸汽密度進(jìn)行直接和間接的測量,才能做到較準(zhǔn)確測量蒸汽流量。
在現(xiàn)場的測量中,常采用測量點(diǎn)附近的蒸汽溫度、壓力,經(jīng)査表和計(jì)算來求得相應(yīng)的密度,再經(jīng)過演算求得流量值。這就是通常說的溫度、壓力補(bǔ)償。但目前用溫壓補(bǔ)償來修正蒸汽密度的流量計(jì),大多是采用經(jīng)驗(yàn)公式,所以還是存在一定誤差的。對于過熱蒸汽由于其溫度與壓力是兩個互不相關(guān)的獨(dú)立變量,其密度由這兩個參數(shù)決定。所以必須對溫度和壓力同時進(jìn)行補(bǔ)償才能保證流量測量的準(zhǔn)確性。
在工業(yè)生產(chǎn)中,蒸汽流量的準(zhǔn)確計(jì)量對于保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。現(xiàn)階段蒸汽計(jì)量采用最多的仍然是孔板流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、平衡流量計(jì)、差壓原理以及渦街流量計(jì),實(shí)際應(yīng)用中為了提高計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性,溫壓補(bǔ)償是關(guān)鍵的重要環(huán)節(jié)。
為什么需要溫壓補(bǔ)償?
蒸汽是一種氣體,物理屬性與溫度和壓力密切相關(guān)。具體來說,當(dāng)蒸汽的溫度升高或壓力降低時,其體積膨脹,體積流量測量值會偏大;反之,當(dāng)溫度降低或壓力升高時,其體積縮小,體積流量測量值會偏小。
為了確保蒸汽流量測量的準(zhǔn)確性,消除這種由于工況變化導(dǎo)致的測量偏差,必須將被測蒸汽的溫度和壓力引入流量測量系統(tǒng),對蒸汽流量進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。
蒸汽計(jì)量普遍采用質(zhì)量流量(例如:噸/小時)作為計(jì)量單位,蒸汽的密度會隨著溫度和壓力的變化而顯著變化,溫壓補(bǔ)償實(shí)際補(bǔ)償?shù)木褪敲芏鹊淖兓?/strong>,根據(jù)工況溫度和壓力數(shù)據(jù)計(jì)算出蒸汽的密度。
如何實(shí)現(xiàn)溫壓補(bǔ)償?
蒸汽溫壓補(bǔ)償根據(jù)應(yīng)用和需求的不同而有所差異,不同類型的流量計(jì)(如渦街流量計(jì)、差壓流量計(jì)等)和不同的測量環(huán)境(如過熱蒸汽、飽和蒸汽等)可能采用不同的溫壓補(bǔ)償方法和數(shù)學(xué)模型。
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