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在飽和蒸汽和過熱蒸汽測量中渦街流量計應用

渦街流量計的測量包括三個重要參數:壓力、溫度、頻率。通過三個參數的測量和蒸汽所處的狀態計算出蒸汽的噸數,作為結算的依據。
如果蒸汽所處的狀態為飽和蒸汽,只要測量壓力或溫度中的一項和測量的頻率就能計算出蒸汽的用量,因為飽和蒸汽中壓力與溫度是一一對應的關系,對于過熱蒸汽必須同時測量壓力和溫度的值,過熱度的高低對蒸汽的計量影響比較大。
壓力:因為對于一定的蒸汽量來說,蒸汽壓力越高,對應的密度越大,因此蒸汽計量數越大,當壓力1MPa時,其對應的飽和蒸汽的飽和溫度為179度,密度5.05kg/cm3,如果測量的壓力比實際的偏大,如實際測量的為1.11MPa,則密度為5.53 kg/cm3,對應的蒸汽量結算值就會偏大,偏差10%,對使用方來說,就要多付出不少的費用。因此,為防止此類問題的發生,建議在同一個測量點并聯一個壓力表,要求精度要高,經常進行比對,出現偏差時及時查找原因,找出解決辦法。
溫度:在過熱蒸汽中,溫度的精度顯的十分重要。舉例說明: 1.1MPa的過熱蒸汽,250度時對應的密度為4.75 kg/cm3,如果測量的溫度測量的偏小,測量的為210度時對應的密度為5.24 kg/cm3,也就是交費時我們要向供汽方多交10%的費用。因此對于投入不大,而又可能產生較大計量誤差的情況,像壓力一樣,同樣安裝一塊比對式溫度計,對及時發現問題具有較大的好處。
渦街參數設置:渦街式的蒸汽計量表,有根據參數自動計算蒸汽所處的狀態,并進行結算,有的需要人工設定,由于所處的狀態不同,對一個渦街表來說,計算的數據是有*大誤差的。比如蒸汽參數為壓力1.1 MPa,溫度250度,顯然為過熱蒸汽,對應的密度為4.746,如果設定的是飽和蒸汽,而對應的飽和溫度為183度,密度為6.131,按飽和蒸汽計量的數比過熱蒸汽計量的數多出29%,這個數在用戶看來可能覺得不可思議,但在實際情況中是存在的,在用戶不了解的情況下,有的供熱企業還在這樣做,損害著消費者的利益。
在現在的計量中,特別是夏季用戶減少的情況下,由于管道輸送的距離較遠,許多地方的蒸汽處于非飽和蒸汽狀態,而現在的儀表沒有對非飽和蒸汽的狀態去區分,按照飽和蒸汽去結算,對用戶來說也是不合理的,但現在還沒有比較好的解決辦法。
蒸汽分為飽和蒸汽和過熱蒸汽,一般來說,渦街流量計廠家會給出飽和、過熱蒸汽質量流量范圍表以供用戶選型,以便確定口徑大小。對于過熱蒸汽要進行溫度壓力補償,對于真正意義上的飽和蒸汽只需進行溫度或壓力補償即可,在測量時根據溫度壓力查密度表以求得所需質量流量。在實際測量時由于工況變化,飽和蒸汽和過熱蒸汽都有可能偏離原來的設計狀態,就使得通常由蒸汽溫度壓力求取其密度的關系發生變化,對計量準確性造成影響。
1.過熱蒸汽
在流量積算儀中可根據過熱蒸汽的溫度、壓力查表得密度求取質量流量,但當過熱蒸汽在經過長距離輸送后,或由于管道保溫措施不當,往往會因為熱量損失溫度降低使其從過熱狀態進入臨界飽和狀態,甚至部分蒸汽冷凝出現相變而變成水滴,這時成為濕飽和蒸汽(過飽各蒸汽)。
渦街流量計的輸出僅與流過測量管的流體流速成正比,在測濕飽和蒸汽時,水滴對渦街流量計輸出的影響可忽略不計,故可以認為渦街流量計的輸出完全是由濕飽各蒸汽的干部分(飽和部分)所引起,而干部分的密度可根據壓力補償或溫度補償精確查出。蒸汽計量時如果雙方約定按蒸汽干部分結算費用,冷凝水不收費,則相變對測量的影響微不足道,可以忽略;如果冷凝水也按照蒸汽一樣收費,則渦街流量計的計量結果偏低。
2.濕飽和蒸汽
當渦街流量計安裝在減壓閥后,濕飽和蒸汽突然較大幅度減壓,流體出現絕熱膨脹,水滴部分蒸發,同時從液相和汽相中吸收汽化熱,使汽液相溫度降低,如果溫度降低得不多或蒸發前濕度較高,會使溫度迅速降低到與新的壓力所對應的飽和溫度,建立新的平衡,這時蒸汽仍為飽和蒸汽,如果壓力降低得很多或蒸發前濕度較低,則因水滴蒸發而使溫度降低后仍高于新的壓力所對應的飽和溫度,則蒸汽變為過熱蒸汽。
上述蒸發發生后,前一種對補償無影響,僅僅是蒸汽中的干部分增加,干度相應增大,后一種情況即濕飽和蒸汽變為過熱蒸汽,這時對流量計的影響分如下三種情況:
(1)設計時已經考慮到蒸汽變為過熱狀態,或處于何種狀態難以確定,或有時是過熱狀態有時是飽和狀態,所以采用溫壓補償,則上述相變對測量結果無影響。
(2)設計時按飽和蒸汽考慮,而且采用壓力補償,則上述相變將帶來較小的誤差,即過熱蒸汽溫度同飽和蒸汽溫度之差所對應的密度差造成的補償誤差。
(3)設計時按飽和蒸汽考慮,但采用溫度補償,即將過熱蒸汽溫度當作飽和溫度去查密度表,一般會引起較大誤差。
解決以上問題有以下三種方法:
(1)將總蒸汽流量計安裝在減壓閥前,由于上述蒸汽未經減壓,不存在相變問題,所以將流量計安裝在減壓閥之前,按飽和蒸汽補償方法處理,可保證測量精確度。
(2)如果流量計只能安裝在減壓閥后面,則可增裝1臺壓力變送器,進行溫壓補償。
(3)如果減壓閥的穩定性能較好,可將流量計上游壓力值作為一個恒定值設置到顯示儀表內,進行溫度壓力補償。
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