供熱系統(tǒng)蒸汽流量產(chǎn)生偏差的原因及改善措施

段小文　丁建南　竇奇　陳振宇

【摘??要】基于供熱系統(tǒng)蒸汽流量偏差產(chǎn)生原因，分析實(shí)際工況和設(shè)計工況的差異，對供熱系統(tǒng)的流量設(shè)備的設(shè)計選型或計算方案進(jìn)行優(yōu)化，提出了改善流量測量偏差的技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】蒸汽流量;差異;優(yōu)化;技術(shù)措施;

Causes?of?deviation?of?steam?flow?in?heating?system?and?improvement?measures

0?引言

某公司對外供熱熱源主要由1臺抽凝式汽輪機(jī)、1臺背壓式汽輪機(jī)、熱站2臺40t/h中壓燃?xì)忮仩t以及1臺45t/h低壓燃?xì)忮仩t組成，目前對外供熱主要由熱站中壓燃?xì)忮仩t提供熱源。

本文主要對該公司供熱系統(tǒng)的熱站鍋爐及低壓蒸汽管道流量偏差原因進(jìn)行分析，并根據(jù)設(shè)計工況與實(shí)際工況的差異，提出設(shè)備選型改進(jìn)或通過調(diào)整流量計算參數(shù)等技術(shù)措施，進(jìn)一步改善各流量測點(diǎn)偏差問題，為設(shè)備優(yōu)化及技術(shù)改進(jìn)提供依據(jù)。

1?供熱系統(tǒng)流量的現(xiàn)狀以及存在的問題

1.1?低壓供熱蒸汽母管對外供熱蒸汽流量測量現(xiàn)狀及問題

低壓供熱蒸汽母管尺寸Ф530x13、工作壓力1.2?MPa、工作溫度355℃，設(shè)計為流量孔板測量其蒸汽流量，安裝方式為法蘭連接。在實(shí)際使用中存在如下問題：（1）因設(shè)計初期工藝提資的工況參數(shù)與后續(xù)投產(chǎn)后實(shí)際工況存在較大出入，導(dǎo)致孔板流量設(shè)計量程過大，實(shí)際使用時在供熱流量低時精度極差，基本無法有效測量。（2）因流量孔板測量的重復(fù)性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復(fù)雜，精確度難于提高;孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度，因此對腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，且壓損較大，目前供熱蒸汽母管流量孔板已使用兩年，節(jié)流件沖刷磨損逐年遞增，測量精度逐年下降。

因?qū)ν夤峄鹃L周期運(yùn)行，流量孔板設(shè)備更換的時間窗口期極為有限，為避免管損數(shù)據(jù)無法計算，為此，我們根據(jù)現(xiàn)有的流量孔板節(jié)流孔尺寸進(jìn)行了最大限度的參數(shù)調(diào)整，通過流量孔板計算軟件重新定義了流量計算書，把量程調(diào)整到160t/h（如表1：對外供熱蒸汽流量孔板流量計算書參數(shù)調(diào)整），目前測量偏差比調(diào)整前要小很多，因常用流量基本在調(diào)整后量程范圍的30%以內(nèi)，測量精度上難以保障，后續(xù)還需重新進(jìn)行設(shè)備選型，使測量裝置與實(shí)際工藝參數(shù)相匹配。

表1：對外供熱蒸汽流量孔板流量計算書參數(shù)調(diào)整

1.2?熱站鍋爐兩個蒸汽流量測量現(xiàn)狀及問題

熱站鍋爐給水流量、熱站鍋爐出口主蒸汽流量、熱站低壓母管流量在測量方式上均采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，且鍋爐出口主蒸汽流量受現(xiàn)場管道布置條件所限，安裝位置并不理想，所以在實(shí)際的使用中問題較多。以#1熱站鍋爐110%、85%負(fù)荷運(yùn)行時實(shí)時工況參數(shù)進(jìn)行分析，選取鍋爐給水、鍋爐出口蒸汽、熱站低壓母管及熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)兩種負(fù)荷段的實(shí)時工況參數(shù)，統(tǒng)計瞬時數(shù)據(jù)如下表2：

表2：熱站#1鍋爐110%、85%負(fù)荷運(yùn)行時供熱系統(tǒng)參數(shù)統(tǒng)計

綜合上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以出，正常按工藝流程來說，因鍋爐連排疏水、除氧加熱再循環(huán)、供熱管道自動疏水等系統(tǒng)損耗，總體來看應(yīng)該是按上述表格排序流量數(shù)值會逐級遞減，但實(shí)際熱站至供熱聯(lián)箱低壓主蒸汽流量數(shù)值最大，因此接下來我們要針對熱站鍋爐主蒸汽流量和熱站至供熱聯(lián)箱低壓主蒸汽流量測點(diǎn)的偏差問題進(jìn)行分析并著手改善。

1.3?熱站鍋爐區(qū)域流量測量問題及分析

通常來說，沒有嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行選型或安裝不當(dāng)是導(dǎo)致孔板流量計產(chǎn)生誤差的主要因素。首先我們對設(shè)備選型問題進(jìn)行核實(shí)，根據(jù)鍋爐110%負(fù)荷運(yùn)行時實(shí)際工況及設(shè)計參數(shù)進(jìn)行分析，如下表3：

表3：鍋爐110%負(fù)荷運(yùn)行時實(shí)際工況與設(shè)計工況

通過上述表格參數(shù)可以看出：

（1）熱站#1爐主蒸汽流量設(shè)計壓力遠(yuǎn)高于實(shí)際能達(dá)到的壓力，對流量計算存在一定的偏差;

（2）熱站低壓母管至供熱聯(lián)箱蒸汽流量設(shè)計溫度為250℃，遠(yuǎn)低于實(shí)際工況溫度，對應(yīng)該工況下的蒸汽密度與實(shí)際蒸汽密度有較大偏差，導(dǎo)入公式計算出的實(shí)際流量存在較大誤差，需要對流量計算書重新核算。

其次對現(xiàn)場流量孔板安裝情況進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)因熱站管道布置問題，鍋爐主蒸汽流量該流量孔板安裝在垂直管道上，蒸汽流向從上至下，且主蒸汽電動閥前后管道存在較大變徑，并不是理想的流量孔板安裝位置;安裝上因流量孔板過渡段管至凝液罐管路布置工藝差、凝液罐高度不一致、凝液罐安裝高度低于取壓口、引壓管布置不合理等現(xiàn)場多種不規(guī)范的安裝工藝均對流量測量存在一定的干擾，最終對流量測量產(chǎn)生一定的偏差，通過對現(xiàn)場兩側(cè)凝液罐高度重新調(diào)整、取壓管路坡度修正等改善措施，這部分偏差是可以減少的。

2?供熱系統(tǒng)流量的改善方案

2.1?熱站流量孔板工況參數(shù)優(yōu)化及流量計算書修正

根據(jù)熱站鍋爐運(yùn)行時各實(shí)際工況，對熱站3套流量孔板運(yùn)行工況參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，修正流量范圍、工況溫度、工況壓力，再結(jié)合原有孔板開孔尺寸等參數(shù)，導(dǎo)入到基于ISO?5167-2?2003國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的專用流量孔板計算軟件中，重新核算各流量孔板流量計算書，計算出差壓限值。然后調(diào)整DCS系統(tǒng)組態(tài)內(nèi)部流量計算參數(shù)，重新遷移就地差壓變送器量程范圍。

觀察修正后的供熱系統(tǒng)在#1鍋爐110%負(fù)荷運(yùn)行時鍋爐給水、鍋爐出口、至供熱聯(lián)箱、熱站低壓母管介質(zhì)的工況參數(shù)，通過參數(shù)可以（如下表5）看出熱站鍋爐三個流量測點(diǎn)準(zhǔn)確性較之前有很大的改觀。

熱站#1鍋爐主蒸汽流量較熱站至供熱聯(lián)箱低壓主蒸汽流量有2-3t/h偏差，考慮熱站鍋爐工藝系統(tǒng)損耗及蒸汽除氧加熱循環(huán)所需蒸汽流量（因汽包連排疏水及除氧加熱循環(huán)未安裝流量測量裝置，該部分流量無法監(jiān)視），工藝流程損耗跟上述偏差還是比較接近的，故流量參數(shù)調(diào)整后熱站鍋爐三個不同的流量總體來說還是比較準(zhǔn)確的。

取一定時段內(nèi)3個蒸汽流量的曲線（如圖1）進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)變化趨勢和偏差基本保持了一致，不會有太大范圍的波動。

3?結(jié)語

在對孔板流量計進(jìn)行選型或安裝之前，一定要把介質(zhì)的實(shí)際工況、安裝環(huán)境了解清楚，再根據(jù)實(shí)際情況來做出選型并制定安裝方案，避免流量測量上產(chǎn)生較大的誤差。通過對上述流量孔板因選型問題而導(dǎo)致測量出現(xiàn)偏差的處理過程來看，我們可以根據(jù)孔板開孔尺寸系數(shù)以及現(xiàn)場實(shí)際工況參數(shù)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行流量計算書修正，在不更換流量孔板的情況下，實(shí)現(xiàn)了流量測量偏差的有效控制，在一定程度上避免了因更換流量孔板設(shè)備所帶來的經(jīng)濟(jì)損失和人力成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]??陳瑛.孔板流量計誤差原因分析與修正[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（05）.

[2]??霍磊.淺談孔板流量計測量誤差分析及改進(jìn)措施[J].科技信息，2014（07）：52.

[3]??周中強(qiáng)，張衛(wèi)敏，錢國梁.差壓式孔板流量計的誤差來源與控制措施分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（09）：118.

[4]??尹廣增.孔板流量計計量誤差現(xiàn)場因素分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2009（6）：15-17.

[5]??盧曉剛，張鵬，張紅兵.孔板流量計計量存在的問題及措施[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量，2005（1）：34-36.

（作者單位：國家能源集團(tuán)湖州南潯天然氣熱電有限公司）