影響柳鋼蒸汽計(jì)量準(zhǔn)確的問題及解決方法

張柳燕

[摘要]介紹柳鋼蒸汽計(jì)量現(xiàn)階段存在的幾個(gè)問題，分析出現(xiàn)這些問題的原因，并對(duì)上述問題提供解決的方法，闡述了蒸汽密度準(zhǔn)確對(duì)蒸汽質(zhì)量計(jì)量的重要影響。

[關(guān)鍵詞] 蒸汽流量;計(jì)量;密度

1 引言

蒸汽是柳鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種二次能源，在各分廠廣泛應(yīng)用，由于柳鋼各廠成本是獨(dú)立核算，對(duì)能源計(jì)量工作要求比較高，在蒸汽流量計(jì)量中，最常用的流量計(jì)是差壓式流量計(jì)和渦街流量計(jì)。在應(yīng)用中，由于忽略了蒸汽狀態(tài)對(duì)流量計(jì)配套選型的要求，因而帶來(lái)很大的計(jì)量問題， 也因此產(chǎn)生許多計(jì)量異議。

2問題提出

2.1 一次測(cè)量元件

以前柳鋼蒸汽測(cè)量的一次元件大多數(shù)選用的是標(biāo)準(zhǔn)孔板，標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格比別的流量計(jì)便宜，安裝后無(wú)需校驗(yàn)即可投入使用等優(yōu)點(diǎn)，但也存在以下問題：

① 壓力損失大

孔板的壓力損失公式：

Δω=（1-β1.9）ΔP

式中：β----節(jié)流件內(nèi)徑與測(cè)量管道內(nèi)徑之比d/D，? ? ΔP----流量差壓

從公式可以看出，當(dāng)流體不變時(shí)，流量差壓越大或β越小，孔板的壓力損失越大，這樣對(duì)蒸汽的計(jì)量準(zhǔn)確度帶來(lái)影響。

② 孔板以內(nèi)孔銳角線來(lái)保證精度，長(zhǎng)期使用，因?yàn)檎羝臎_刷和冷凝水的存在，孔板銳角極易發(fā)生鈍化、變形等情況，精度難以保證。

從有關(guān)實(shí)驗(yàn)部門給出的數(shù)據(jù)，孔板在連續(xù)使用1到2個(gè)月，孔板銳角的鈍化度在1%至3%，對(duì)蒸汽的計(jì)量誤差有一定影響。

2.2 蒸汽狀態(tài)對(duì)蒸汽流量計(jì)量的影響

用于蒸汽流量的測(cè)量原理大部分是采用速度式測(cè)量方式，其理論是以單相流體為計(jì)算的基礎(chǔ)，如果在管內(nèi)存在復(fù)雜的變相流或汽水兩相流的情況，傳感器得到的信息就不能真實(shí)反映流體的實(shí)際情況，如在熱網(wǎng)管線的末端，由于主管道管徑大，流速慢，在疏水不暢的情況下，輸送到用戶的蒸汽中往往帶有較多的水分，危及儀表安全，同時(shí)也造成計(jì)量誤差。在蒸汽計(jì)量時(shí)，蒸汽變相現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)造成計(jì)量誤差。其根本原因就是蒸汽在運(yùn)送過程中，飽和蒸汽變?yōu)槠簝上嗔?，蒸汽的密度出現(xiàn)了變化，測(cè)量難度非常大，柳鋼在生產(chǎn)過程中所使用的蒸汽密度和溫度跟孔板流量計(jì)算書中的蒸汽密度、溫度會(huì)有不同，因此對(duì)蒸汽測(cè)量系統(tǒng)的要求就會(huì)更高。

2.3流量計(jì)測(cè)量范圍選擇不正確

每個(gè)流量計(jì)出廠時(shí)都會(huì)計(jì)算出一個(gè)合適的測(cè)量范圍，只有在這個(gè)范圍內(nèi)測(cè)量的流量才能保證其測(cè)量精度，選擇一次測(cè)量元件的口徑尤為重要，口徑過大或過小，都會(huì)影響準(zhǔn)確流量的計(jì)量準(zhǔn)確性。

3問題解決方法

3.1對(duì)于壓力損失大，計(jì)量精度低問題的解決

隨著柳鋼的技術(shù)改造，我們開始采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和耐高溫的渦街流量計(jì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量蒸汽計(jì)量。渦街流量計(jì)除要求周期性標(biāo)定外，一般不會(huì)出現(xiàn)故障。下面用渦街和孔板進(jìn)行對(duì)比：

① 壓力損失：渦街的壓力損失比孔板小，大約是孔板的1/15。

② 渦街的測(cè)量精度比孔板要高，孔板的設(shè)計(jì)精度大約在1.5%--2.5%，但差壓和流量不成線性，當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)流量的30%時(shí)，孔板的測(cè)量誤差要變大，而渦街的精度經(jīng)實(shí)際確認(rèn)后，約為0.5%--1%，精度幾乎不變，保證了計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性一致。

另外，我們更重視噴嘴流量計(jì)的應(yīng)用。它具有孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，又因噴嘴節(jié)流元件為廓形節(jié)流件，無(wú)尖銳棱角，結(jié)構(gòu)形狀耐高流速?zèng)_擊與磨損，故其流量特性能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。 無(wú)孔板銳緣鈍化之虞，因而檢定周期長(zhǎng)，且壓損小。所以，噴嘴應(yīng)是比孔板更優(yōu)越的節(jié)流件，但其安裝要求高，施工麻煩，所以也要看安裝條件來(lái)選擇。

3.2蒸汽狀態(tài)對(duì)蒸汽流量計(jì)量的影響問題的解決

蒸汽計(jì)量中最難確定的是蒸汽的密度，密度對(duì)于蒸汽計(jì)量是一個(gè)非常重要的參數(shù)，密度補(bǔ)償不正確就會(huì)直接影響到蒸汽質(zhì)量的計(jì)算。所以，在流量計(jì)安裝時(shí)要選擇安裝在管道較高處，并在前端設(shè)立疏水系統(tǒng)以保證進(jìn)入傳感器的流體為單相流體。另外，由于蒸汽的密度與壓力、溫度有關(guān)，在測(cè)量體積流量的同時(shí)必須同步采集溫度、壓力值，并將信號(hào)送入無(wú)紙記錄儀實(shí)時(shí)運(yùn)算，才能得到準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)流量。對(duì)于飽和蒸汽，由于飽和壓力和飽和溫度有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，為了讓密度值達(dá)到補(bǔ)償目的，只要測(cè)量溫度、壓力中的一個(gè)信號(hào)即可通過無(wú)紙記錄儀內(nèi)部的運(yùn)算得到密度值及相應(yīng)的流量。一般情況下，由于壓力對(duì)密度的影響較為靈敏，在測(cè)量飽和蒸汽時(shí)較常選用壓力補(bǔ)償?shù)姆绞?，而過熱蒸汽密度與溫度、壓力無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系，就必須同時(shí)對(duì)溫度、壓力進(jìn)行測(cè)量 ，同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償。以下是流量計(jì)算所運(yùn)用的全補(bǔ)償公式：

式中：Q----瞬時(shí)流量，Q max----流量量程，P實(shí)際----實(shí)時(shí)壓力值，P設(shè)計(jì)----設(shè)計(jì)壓力值，

T設(shè)計(jì)----設(shè)計(jì)溫度， T實(shí)際----實(shí)時(shí)溫度值，△Pmax----差壓量程，△P---實(shí)時(shí)差壓值，0.101是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值，單位為MPa，273.15是絕對(duì)溫標(biāo)，單位是℃。

3.3 提高流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確性問題的解決

設(shè)計(jì)流量計(jì)裝置，都會(huì)采用工藝提供的公稱管道直徑，用來(lái)計(jì)算節(jié)流件直徑比的管道直徑D是上游取壓口的上游0.5D長(zhǎng)度范圍的內(nèi)徑平均值，至少要取4個(gè)以上橫截面測(cè)得的內(nèi)徑值，內(nèi)徑值的數(shù)值要達(dá)到±0.3%，如能實(shí)際測(cè)量管徑是最好的，盡量減少計(jì)算引起的誤差。

4 蒸汽流量計(jì)的正確使用，也可以提高蒸汽流量計(jì)的計(jì)量精度

4.1 儀表投用

蒸汽流量計(jì)開始投用時(shí)，要注意三閥組的開啟順序，如果三閥組是關(guān)閉的，這時(shí)需要打開，操作步驟是：先打開中間的平衡閥，分別再打開左右兩邊的閥，最后關(guān)閉中間的平衡閥。注意在向變送器的正、負(fù)容室沖灌隔離液時(shí)，切記要先打開容器上的排污螺釘，使容室內(nèi)氣體排出后再進(jìn)行。

4.2 儀表運(yùn)行

蒸汽計(jì)量?jī)x表的工作環(huán)境較為惡劣， 長(zhǎng)期處于高溫、 高壓的水蒸汽環(huán)境當(dāng)中， 因而要做好其維護(hù)工作，及時(shí)排除儀表的損壞、 銹蝕以及雜質(zhì)阻塞等問題。 一方面， 要定期進(jìn)行儀表的維護(hù)與檢修; 另一方面， 對(duì)于孔板式計(jì)量?jī)x表， 要注重孔板開口圓面的銹蝕問題， 及時(shí)對(duì)附著贓物進(jìn)行清洗， 必要時(shí)可以進(jìn)行孔板的更換。 對(duì)于渦街式計(jì)量?jī)x表， 要對(duì)渦街流量傳感器進(jìn)行定期檢查， 確保不發(fā)生雜物阻塞、 檢測(cè)元件失靈等問題。

5 結(jié)語(yǔ)

由于蒸汽的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)質(zhì)量與效率， 并且可以迅速的確定與控制其溫度， 應(yīng)用過程較為安全、 清潔、 低成本，以上幾點(diǎn)是我們?cè)谟?jì)量蒸汽時(shí)要注意的地方，只要能根據(jù)實(shí)際情況正確的選擇測(cè)量器件和維護(hù)事項(xiàng)，就能保證蒸汽計(jì)量的準(zhǔn)確性、合理性。

[參考文獻(xiàn)]

1 孫淮清，王建中.流量測(cè)量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè).北京化學(xué)工業(yè)出版.2000.6

2 周源.區(qū)域供熱中蒸汽準(zhǔn)確計(jì)量的探討 [J].計(jì)量技術(shù)。2000（10）：25--27