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提高涡街流量计蒸汽流量计量精度应注意的问题

来源:编辑:颁发时间:2016-06-21 09:26:50

         涡街流量计具有安装方便,测量范围宽,精度高,重复性好,维修简便等特点,广泛应用于蒸汽流量计量。基于涡街流量计的测量原理和蒸汽的特有性质,要实现准确计量,特别是对于贸易结算的表计,实际使用中还需注意以下问题。

1、流量计合理选型和安装是蒸汽准确计量的前提
1.1流量计选型
原则是以流量选口径,但要满足以下两个条件。
1.1.1管道雷诺数的请求
涡街流量计是经过检测流体经过旋涡产生体处产生的旋涡数(即旋涡频率)而求得一段时间间隔内流过的流体总量,如下式所示。
QQ截图20160621093021.jpg
 
式中f——旋涡频率,Hz
St——斯特罗哈常数
V——管道中流体的速度,m/s
d——产生体柱宽,mm
D——管道内径,mm
当雷诺数Re在2×104~7×106之间时,式中斯特罗哈尔数St根本为一常数,流量计获得的频率与流体的流速成正比关系,这是仪表的正常工作范围,超出这一范围,流量计的测量精度就会降低。当Re<5000时为测量死区。
1.1.2蒸汽在管道流速的请求
由于涡街流量计是经过测量旋涡的释放频率达到测量流量目的的,所以流体的流速应有限制,不同的口径有不同的流速请求。一般型涡街流量计测量的技艺指标是,管道通径为DN15~300mm时,测量
蒸汽的最大流速为80m/s(选型时常按最大流速的0.8选取)。流速过大易产生啸叫,并容易使涡街的传感器损坏。流速的下限请求是,包管测量的精度,当管道通径为DN15~100mm时,最小流速一般取3m/s或雷诺数为20000时的流速的较大值;当管道通径为DN150~300mm时,一般取3m/s或雷诺数为40000时的流速的较大值。
1.2流量计安装
原则是包管直管段,避开振动源及电磁干扰。直管段具有整流的作用,保持一定的直管段就是保持蒸汽的在管道的流动状态。
1.2.1测压口位置的安装选择
在贸易结算时一般按蒸汽的质量实行结算,要将蒸汽的体积流量换算成质量流量,必不可少的是测量出旋涡产生体处蒸汽静压力,此处静压力由于流速较高,比涡街流量计上游管道内蒸汽压力低一些。
若在此处准确地测量静压力,由于多种原因有一定困难。但在流量计下游一定距离的管道上,测量到能与产生体后面传感器处的静压相等或接近的静压,是一个可行的方法,也符合GB/T2624—1993准则中4.4.1条限定“流体的静压应在上游或下游取压口平面处测得”。一般合适的距离为从流量计下游法兰算起2~7倍管道内径。
1.2.2测温口位置的安装选择
GB/T2624—1993准则中限定“流体温度最好在节流件下游测得”,“如温度计插孔或套管位于下游,它与节流件之间的距离等于或大于5D”。测温口一般位于测压口下游的1~2倍管道内径处。
2、温度、压力自动补偿是蒸汽准确计量的包管
贸易结算中,蒸汽是按质量流量mQ计量的。对于涡街流量计来说,实际测得是体积流量Qv,再经过计算而得到质量流量,即:
ρi=Qmi*Qvi
式中
Qmi——单位时间的蒸汽质量流量,kg
Qvi——单位时间的蒸汽体积流量,m3
ρi——单位时间的蒸汽密度,kg/m3,与蒸汽的温度、压力有关其累计总量为:
QQ截图20160621093043.jpg
 
2.1饱和蒸汽的温度、压力补偿
饱和蒸汽采用温度补偿或压力补偿,在本质上是一样的。其原因在于饱和状态的蒸汽,其压力和温度之间呈单值函数关系,从蒸汽温度查出的密度同与此温度对应的压力查出的密度是一致的,即ρ=f(ρ)或tf=ρ。因此,采用温度补偿和压力补偿在原理上都是可行的。
2.1.1饱和蒸汽采用温度补偿和压力补偿的比较
 
QQ截图20160621093257.jpg
 
显然,压力补偿得到的补偿精确度比温度补偿高。由于上述原因,使得在测量饱和蒸汽质量流量时,仅仅测量压力,并据此查蒸汽密度表,进而计算质量流量,在实践中应用的较多。
2.1.2饱和蒸汽的湿度问题
饱和蒸汽易凝结,在传输过程中如有热量损失,蒸汽中便有液滴或液雾形成。另外锅炉在正常工作中,锅炉汽包中的水处于沸腾状态,汽液之间不容易彻底分离。蒸汽中含有液相水珠的饱和蒸汽称为湿
饱和蒸汽。表征湿饱和蒸汽的首要参数有压力(p)、温度(t)、密度(ρ)、比焓(h)、干度(x)或湿度(y),且有如下关系:
QQ截图20160621093111.jpg
 
式中
m1——湿蒸汽中汽的质量
m2——湿蒸汽中水珠的质量
m——湿蒸汽中汽液的总质量
准确计量饱和蒸汽质量流量比较困难,因为饱和蒸汽的干度难以包管,蒸汽干度的波动也会引起流量计示值产生附加误差。必要时还应采纳补偿办法,选用带有湿度补偿的流量积算仪,以实现准确的计量。
2.2过热蒸汽的补偿
过热蒸汽是单相流体(x=100%)。过热蒸汽的温度和压力是两个互不相干的独立变量,过热蒸汽的密度由这两个参数决定,即f(,)tpρ=,因此必须采用温度、压力的自动补偿。
例如某企业一用户流经流量计蒸汽参数为:压力0.55MPa、温度165℃,为过热蒸汽,查表此时对应蒸汽的密度为2.842kg/m3。而在0.55MPa压力下对应饱和蒸汽的密度查表为2.918kg/m3,在165℃温度下对应饱和蒸汽的密度查表为3.671kg/m3。
若按饱和蒸汽压力补偿,测量误差为δmp=(2.918-2.842)/2.842=2.67%
若按饱和蒸汽温度补偿,测量误差为δmt=(3.671-2.842)/2.842=29.17%
可以看出,如果涡街流量计不采用温度、压力自动补偿,又不能实时地检测蒸汽的密度,设定为饱和蒸汽补偿或只按密度不变的原则将密度定为常数,而在实际情况下,密度变化很大,致使蒸汽质量流
量计量不准,一般误差高达10%~30%。
3、提高蒸汽流量计量精度不可忽视的几个问题
3.1温度变化的影响
涡街流量计及其旋涡产生体一般都为金属材料制造。金属固体在高温下具有热膨胀的特性。当温度变化较大时,产生体的柱体宽度和流量计的本体通径将随之变化,这将引起测量误差。K系数可用下式实行修正。
QQ截图20160621093133.jpg
 
式中
tK——流体温度为t时的流量系数,P/L
mK——流体温度为
t0——时的平均流量系数,P/L
t——工作温度,℃
t0——校准温度,常取15℃
3.2管道内径引入的误差
与涡街流量计连接的管道,其内径与涡街流量计管内径完全一致的情况并不很多。当管道内径等于或略大于涡街流量计测量管内径时,流量示值稳固,流量系数正常。但当管道内径小于测量管内径时,流量示值出现强烈的噪声,这是因为流体流过截面积突变的管段时产生的二次流所致。在管径大于测量管内径时,也有二次产生,只因二次流存在的部位在测量管之外,对仪暗示值影响不明显。
当管道内径小于测量管内径(3%以内)时虽然不会对仪表本身所固有的流量系数产生影响,但因截面积突变引起表观流速变化而或许产生附加测量误差。这时可经过修正流量系数时可经过修正流量系
数Km来补偿,其修正后流量系数K′m为:
QQ截图20160621093202.jpg
 
式中
FD—修正系数
D1——流量计测量管实际内径
D2—管道实际内径
3.3对流量积算仪的请求
3.3.1流量积算仪时钟对流量累积的影响
QQ截图20160621093223.jpg
 
可以看出,流量积算仪的时钟对累积流量有较大的影响,在贸易结算中要实行必要的修正。
3.3.2作为贸易结算的流量积算仪应具备的功能
为减少蒸汽流量计量贸易纠纷,流量积算仪可增补以下功能:
①断电记忆功能,以此检查流量计断、送电时间;
②用汽判断功能,由于涡街流量计易受振动的影响,可以按照温度、压力参数值可以判断管道内是否有蒸③汽流动和阀门是否内漏,消除用户在不用蒸汽时振动的影响。
④小流量补足记录功能,当瞬时流量小于涡街流量计可测流量时,实现用户协议保底量的自动累积。
⑤超流量加倍记录功能,当瞬时流量超过协议最大用汽量时,按照限定实现加倍计量的自动累积。
 
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