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蒸汽流量计的检定经过空气作为介质而实现

来源:编辑:颁发时间:2018-10-24 10:48:33

    蒸汽流量计适用于很多职业,例如化工、热电、石油、石化等大型产业等应用。蒸汽流量计一般很少以蒸汽作介质对其自身实行检定,因为利用蒸汽介质实测检定难度大、精度低、费用高,致使很多使用蒸汽流量计的单位,不想送出去检定;而有能力展开这项检定业务的单位尽管很少,就是这很少的单位,也因检定成本太高,难度又大,也不愿展开这项业务。造成一些企业,甚至是一些技艺较先进的大型企业,对蒸汽流量计的计量办理也存在很多问题:对蒸汽流量计仅能修理不能检定;蒸汽流量计的计量率低;蒸汽流量计的精度低误差大。以上这些因素就给局部企业的成本核算和节能降耗带来很大影响。
  为了改变这种情况,国内外一些有能力的有关院、所和企业,都在积极投资、组合人力科研以空气代替蒸汽,对蒸汽流量计实行检定的问题,并且认定这是今后的发扬方向。但是科研发展速度不太抱负,大家的蒸汽流量计检定站从1989年建立以来至今尚未拿出满意的数据,而从听说有科研此课题(国外)的以来,至今大概有将近十几年了,与外商接触谈及此问题时,他们回答仍是说在科研。当然是由于保密的原因吧,国内外的一些科研发展较快的单位,都不愿多透露半点信息。致使大家至今尚未见到真正从理论上阐述利用空气代替蒸汽实行蒸汽流量计检定的任何资料,更谈不上有实测或修正数据供推广应用。这里谈点个人的看法,愿它能起到抛砖引玉和推波助澜的作用。
  大家觉得能不能用压缩空气代替蒸汽对蒸汽流量计实行检定?能,有什么理论依据?又是怎样的代替法呢?

1、用压缩空气代替蒸汽对蒸汽流量计实行检定的或许性
  理论依据就是从流体力学角度出发,按照相似原理,两个几何上相似的流束,如果它们的雷诺准数值相等,即流束在流体动力学上是相似的,这时其流量(出)系数也是相等的。基于这个理论,在对蒸汽流量计检按时,设法使压缩空气在管道内流动的雷诺数值,等于蒸汽在此管道内的流动的雷诺数值时,即认为两个流束在流体动力学上是相似的,它们的流量(出)系数也是相等的,经过检测设备检测,在检定装置上显示出的值也是相同的,即达到以压缩空气代替蒸汽的目的。

2、计算剖析
  如何代替呢?基于上述原理,为了使空气和蒸汽在相同管道内的雷诺数达到相同的条件,实行计算剖析如下。
    按照基础数据不同,雷诺数计算可采用的计算公式形式(系数)有所不同。这里不是求具体雷诺数值,而是利用其公式中的某项因子剖析压缩空气与蒸汽之间的关系。
  据公式eRD一4qm/7r产D知,在同一个管径D值管道中,几何相似的两流束的雷诺数值相同时,可对上式分子上的质量流量qm值和分母的动力粘度产值剖析(二值为常数),两者都是可变化的,但是qm值是可人为限定的数,而动力粘度产值才是与两种气体固有的性质有关的参数,当然它是随操纵条件变化而变化的,但是相同条件下,不同气体,粘度产值不同,雷诺数计算值就不同,因此粘度产值成了剖析雷诺数的关键。
  粘度产值的求取方法,有查图法和计算法。查图法一般人为视差较大,而计算方法人为误差较小。何况布朗利和威尔克对赫希菲尔德方程实行修正后,提议的低压气体粘度方程式,正适用于大家检定装置,一般检定装置在检定过程中,系统的压力都不高,都属于低压范畴的,所以对于低压气体—压缩空气和蒸汽的粘度产值可采用该方程式实行计算,即


 
计算公式

  由上述可知,应先确定检定装置所采用的压缩空气和过热蒸汽的操纵温度条件,才可计算。
  按照大家中石化流量计量检定站的情况,确定压缩空气的操纵温度为20℃,即爪=20+273?15=293.15(K)。而蒸汽采用微过热蒸汽,具体操纵条件是:操纵压力为绝压P绝=gkgfc/m名(注:可查的准则和工具书的表格中所涉及到的压力、粘度、密度等都是旧单位制,虽然均可以换算为新单位制,考虑此文只是论证以压缩空气代替蒸汽实行蒸汽流量计检定的道理,若转换为法定计量单位时,篇幅要加长,不利于说明间题。何况实际应用时,在此结果的基础上转换即可,结果是一样的。因此,此文中均未采用法定计量单位),过热温度为190℃(饱和温度为174.5℃),即

计算公式2


 
  经过粘度计算结果表明,空气和蒸汽在限定的操纵温度条件下,空气的粘度比蒸汽的粘度大。

计算公式3
 


  这里先按保持体积量相同剖析—可称等体积法。已知蒸汽的操纵条件,即P绝=gkgf/cm2(Ikgf/ cm2=0.1MPa,下同),Tf=190℃,它的密度由查表得知ρ汽=4.3687kg/m3,所以空气的密度为

计算公式4


 
  即当检定蒸汽流量计时,本想在操纵绝压为P绝=9(kgf/ cm2),操纵温度为190℃的过热蒸汽条件下检定,若改用压缩空气代替,按等体积法计算出,当空气操纵温度为20℃时,其操纵压力P绝=4.3647(kgf/ cm2)。
  (或将空气视为抱负气体,由抱负气体方程式pv=RT得知压力与密度、温度等的关系式为

压力与密度、温度等的关系式


 
  两种计算结果约有万分之五的误差,这是正常的,可以认为是空气及蒸汽数据表本身的精度及计算公式本身的精度等原因所造成的。
  若保持密度ρ值相同—可称等密度法。为达到qm气=ρ汽,在ρ汽=ρ汽=4.3687(kg/m3)的条件下,V气/V汽=1.16546,即此时空气的体积流量应比蒸汽流量增大为1.14566倍。此时的空气操纵压力可从空气密度表_匕用内插法计算求出,也可用气体方程式求出。按照抱负气体的压力与密度、温度等的关系计算,此时的空气操纵压力为

空气操纵压力关系式


 
  若已知蒸汽流量计的现场运转条件,直接用现场蒸汽实际运转条件,如其操纵压力P绝=4(kgf/cm2),操纵温度为150℃(此压力下的饱和温度为143℃)时,可用上述方法求出操纵温度为20℃时压缩空气的操纵压力,计算如下。
    首先按上述方法计算出此操纵条件下的蒸汽粘度。

蒸汽粘度计算公式
 

  (kgf/cm2)。在此操纵状态下,由于qm=Vρ, ρ值不变,欲想达到ReD气=ReD汽,且qm气/qm汽=1.2716条件,v值体积量应增大为原来量的1.2716倍。
  经过上述计算可知,蒸汽的压力、温度不同,所对应的压缩空气的操纵压力,在操纵温度一定的前题下(室温)是不同的。也可说,现场蒸汽运转条件尽管千差万别,只要知道被检定的蒸汽流量计现场运转的操纵压力、温度等条件,如果以压缩空气作介质检定蒸汽流量计时,都可以求出其对应的操纵压力和温度条件。
  无论是用蒸汽流量计现场运转条件,求出压缩空气的操纵条件,实行蒸汽流量计的检定,还是用蒸汽流量计检定装置设计的蒸汽运转条件,求出的压缩空气操纵条件,实行蒸汽流量计检定(从检定误差等方面剖析,两种方法各有利弊),都存在一个在实验室条件下检定后,如何转换到现场操纵条件下运转的仪表误差问题。

3误差的消除
  为了适应上述转换,检定记录表时,应增补如下内涵,如下表所示。

    从表中可以看出,大家前面论证的计算实质是将b值转换为。值,检定后得到。1一。值后还需再进一步转换。
  *步是将C值转换为修正后的蒸汽流量d值。这个转换过程,实际是将常温20℃下的量转换为对应蒸汽条件(温度)下的量,因为这两种状态温度相差较大,会给不诸如此类型、不同材质的蒸汽流量计,造成不同的影响,即产生的误差不同。对于孔板差压式流量计,孔板的孔径受热膨胀,孔径变为D=D20?〔1+λD(t-20)〕;而对夹装式涡街蒸汽流量计,可采用K修=K〔1一λD(t一20)〕式。故依据此原理来实行计算修正这局部误差。而分流旋翼式等蒸汽流量计,应经过大量的实践数据,找出较准确的修正系数或修正公式。这项工作可以边实践边积累,先找出粗的(误差较大)系数应用,以后再进一步作细致工作,zui后找出较准确的修正因子,使理论上对应的c值,很容易地转换为真实条件下的蒸汽量d值。


检定记录表


 
  第二步是将修正后的蒸汽量d值转换为现场运转条件下的蒸汽流量qm值。
  如果检定蒸汽流量计的压缩空气的运转条件,是在现场实际操纵条件下推算出来的,流量计检定后转换到*步d值即可,d值也即是现场运转条件蒸汽量qm值。如果压缩空气运转条件是由蒸汽流量计检定装置原设计的固定的蒸汽条件推算出来的,还需要这第二步转换。这个转换可采用密度校正系数法实行修正。

4、结论
  三畅仪表为了蒸汽流量计的检定在技艺上提高了一个层面,大家经过采用压缩空气代替蒸汽检定蒸汽流量计,这次的技艺革新意义重大,难度也是相当的大。蒸汽流量计的检定误差也是棘手需处置的困难之一,因它涉及的因素、环节多,延续为大家继续作专题剖析。
 

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