摘要(yao):由于蒸汽系統(tǒng)溫度較高,飽和(he)蒸汽又易變爲(wei)氣液兩相流,相(xiang)比之下測量難(nan)度大,甚至無法(fa)測量,因此對蒸(zhēng)汽測量系統的(de)要求就要高于(yú)其他普通介質(zhì)測量,有些計量(liang)器具滿足不了(le)要求。各廠級間(jian)的蒸汽計量争(zheng)議較大,從長遠(yuan)來看,蒸汽計量(liàng)工作迫切需要(yào)提高精度。本課(kè)題讨論多參數(shu)渦街流量計 對(duì)蒸汽計量的應(yīng)用。
1前言
　　蒸汽作(zuò)爲重要的二次(cì)能源，在節能降(jiang)耗領域有着很(hen)重的角色,承鋼(gāng)的能源短缺，降(jiang)成本是重中之(zhi)重要考慮的。進(jìn)行節能降耗活(huo)動,首先想到的(de)應是計量,隻有(yǒu)準确的計量才(cái)有資格說節能(neng)了多少。随着公(gong)司蒸汽計量網(wǎng)絡的完善，各加(jia)熱爐都進行了(le)蒸汽回收的計(ji)量。承鋼在節能(néng)減排這.-塊應重(zhòng)點想到蒸汽的(de)利用,但怎麽衡(héng)量節能減排的(de)量,蒸汽計量就(jiu)尤爲顯的重要(yào)。
2蒸汽流量的測(ce)量的知識
2.1.蒸汽(qì)流量測量不準(zhǔn)确是的原因
2.1.1過(guo)熱蒸汽
　　蒸汽是(shì)比較特殊的介(jiè)質，一般情況下(xià)所說的蒸汽是(shi)指過熱蒸汽。過(guo)熱蒸汽是由飽(bao)和蒸汽加熱升(shēng)溫獲得。其中絕(jue)不含液滴或液(ye)霧，屬于實際氣(qì)體。過熱蒸汽的(de)溫度與壓力參(cān)數是兩個獨立(li)參數，其密度應(ying)由這兩個參數(shù)決定。
　　過熱蒸汽(qì)在經過長距離(lí)輸送後,随着工(gong)況(如溫度、壓力(li))的變化,特别是(shi)在過熱度不高(gāo)的情況下，會因(yin)爲熱量損失溫(wen)度降低而使其(qi)從過狀态進入(rù)飽和或過飽和(he)狀态，轉變成爲(wei)飽和蒸汽或帶(dai)有水滴的過飽(bao)和蒸汽。飽和蒸(zheng)汽突然大幅度(du)減壓，液體出現(xiàn)絕熱膨脹時也(yě)會轉變成爲過(guò)熱蒸汽,這樣就(jiù)形成汽液兩相(xiàng)流介質。
2.1.2飽和蒸(zheng)汽
　　未經過熱處(chu)理的蒸汽稱爲(wei)飽和蒸汽。它是(shì)無色、無味不能(néng)燃燒又無[wiki]腐蝕(shí)[/wiki]性的氣體。飽和(he)蒸汽中液滴或(huò)液霧的含量反(fan)映了蒸汽的質(zhi)量,一般用千度(du)這一參數來表(biǎo)示。蒸汽的幹度(dù)是指單位體積(jī)飽和蒸汽中幹(gan)蒸汽所占的百(bai)分數，以“x”表示。
　　準(zhun)确計量飽和蒸(zhēng)汽流量比較困(kun)難，因爲飽和蒸(zhēng)汽的幹度難以(yi)保證，一般流量(liang)計都不能準确(què)檢測雙相流體(ti)的流量，蒸汽壓(yā)力波動将引起(qǐ)蒸汽密.度的變(bian)化,流量計示值(zhi)産生附加誤差(chà)。所以在蒸汽計(jì)量中，必須設法(fǎ)保持測量點處(chù)蒸汽的幹度以(yi)滿足要求,必要(yào)時還應采取補(bu)償措施,實現準(zhǔn)确的測量。
2.2測量(liàng)的分析
　　目前使(shǐ)用流量儀表測(ce)量蒸汽流量，測(ce)量介質都是指(zhǐ)單相的過熱蒸(zhēng)汽或飽和蒸汽(qi)。對于相流經常(chang)變化的蒸汽,肯(kěn)定會存在測量(liang)不正确的問題(tí)。這個問題的解(jie)決方法是保持(chi)蒸汽的過熱度(dù)，盡量減少蒸汽(qì)的含水量,例如(ru)加強蒸汽管道(dao)的保溫措施,減(jian)少蒸汽的壓力(li)損失等,以提高(gao)測量的正确率(lǜ)。然而這些方法(fa)并不能徹底解(jiě)決蒸汽流量測(cè)量不正确的問(wen)題，解決這一問(wèn)題的根本辦法(fǎ)是開發-種可測(cè)兩相流動介質(zhì)的流量儀表。
　　用(yong)于檢測氣體流(liú)量的流量計種(zhǒng)類很多，以速度(dù)式和容積流量(liàng)計應用最普遍(biàn)，它們的共同特(te)點是隻能連續(xù)測定工況下的(de)體積流量，而體(ti)積流量又是狀(zhuàng)态的函數，工作(zuo)狀态下的體積(ji)流量不能确切(qie)的表示實際流(liú)量，工程上-般都(dōu)以标準狀态體(tǐ)積流量或質量(liàng)流量表示。所謂(wei)标準狀态體積(ji)是0℃、1個标準大氣(qi)壓下的氣體體(tǐ)積或20℃、1個标準大(dà)氣壓下的體積(jī)。以質量流量爲(wèi)計量單位的情(qing)況,目前應用不(bu)多。采用刻度氣(qi)體流量計時,選(xuan)定氣體正常溫(wen)度、壓力爲設計(jì)條件，将設計狀(zhuang)态下的體積流(liu)量折算爲标準(zhun)體積流量或質(zhì)量流量，其折算(suàn)系數中含有氣(qi)體密度的因素(sù)，當氣體介質的(de)工作狀态偏離(li)設計狀态,流量(liang)示值将産生誤(wù)差。此外氣體介(jiè)質的組成、含量(liàng)或溫度的變化(huà),對流量測量也(ye)産生影響，所以(yi)蒸汽流量的測(ce)量更需要采取(qu)補償措施，并且(qiě)因蒸汽的狀态(tài)變化補償因素(sù)也比較複雜。
　　過(guo)熱蒸汽的密度(dù)由蒸汽的溫度(du)、壓力兩個參數(shu)決定,而且在參(can)數的不同範圍(wei)内,密度的表達(da)形式也不相同(tóng),無法用同一通(tōng)式表示,所以不(bú)能獲得統一的(de)密度計算公式(shi),隻能個别推導(dao)求得溫度、壓力(li)補償公式。在溫(wen)度、壓力波動範(fan)圍較大的場合(he),除進行溫度、壓(ya)力補償外,還需(xū)要考慮對氣體(tǐ)膨脹系數ε的補(bǔ)償。
　　無論采用何(he)種流量計檢測(cè)飽和蒸汽的流(liú)量，在蒸汽壓力(li)波動的條件下(xià)工作，必須采取(qu)壓力補償措施(shi),這是因爲在流(liu)量方程中，都含(han)有蒸汽密度的(de)因素,工作條件(jiàn)與設計條件不(bú)一緻時,讀數會(huì)産生誤差，誤差(cha)的大小和工作(zuo)壓力與設計壓(yā)力偏差的大小(xiao)有關,P實>P設将出(chū)現負誤差,否則(ze)将出現正誤差(chà)。蒸汽的幹度條(tiáo)件是關系到能(néng)否準确計量蒸(zhēng)汽流量的重要(yào)條件，目前正在(zài)研制在線蒸汽(qi)幹度檢測儀表(biao)，待幹度儀表應(yīng)用于蒸汽流量(liang)計量與補償系(xì)統,必将進一步(bu)提高計量的準(zhǔn)确性。目前應采(cai)取以下三項措(cuò)施:
(1)輸送蒸汽的(de)管路必須有良(liáng)好的保溫措施(shī)防止熱量損失(shi)。
(2)在蒸汽管路上(shàng)要逐段疏水,在(zai)管道的最
低處(chu)及儀表前的管(guǎn)道上應設置疏(shu)水器，及時排出(chū)冷凝水。
(3)鍋爐操(cao)作中應避免出(chu)現汽包液位過(guò)高現象,盡量減(jian)少負荷出現大(dà)的波動。
2.3流量儀(yí)表的選型
　　對于(yu)蒸汽計量在選(xuǎn)擇流量儀表時(shi)應考慮5個主要(yao)因素:被測流體(tǐ)特性、生産工藝(yì)情況、安裝條件(jian)、維護需求以及(jí)流量儀表的特(te)性。這裏,着重讨(tao)論流量儀表的(de)特性、安裝條件(jian)，維護需求以及(ji)選用流量儀表(biǎo)應注意的幾個(ge)問題。目前,測量(liang)蒸汽流量的儀(yí)表主要有 渦街(jiē)流量計 、差壓式(shi)( 孔闆流量計 、均(jun1)速管、彎管)流量(liang)計、分流旋翼式(shi)流量計、 阿牛巴(bā)流量計 、浮子式(shì)流量計等。
本課(kè)題讨論多參數(shù)渦街流量計對(dui)蒸汽計量的應(yīng)用,是因爲其測(ce)量幾乎不受流(liú)體參數(溫度壓(ya)力密度黏度)變(bian)化的影響。
3渦街(jie)流量計
　　渦街流(liu)量計是基于卡(ka)門渦街原理而(er)研制成功的一(yi)種新型流量計(ji)，由于它具有其(qí)它流量計不可(kě)兼得的優點,70年(nián)代以來得到了(le)迅速發展。據介(jie)紹,現在日本、歐(ōu)美等發達國家(jia)使用渦街流量(liàng)計的比例大幅(fú)度上升,已經廣(guang)泛用于各個領(lǐng)域,将在未來流(liu)量儀表中占主(zhǔ)導地位，是孔闆(pan)流量計的理想(xiang)替代産品。
3.1渦街(jiē)流量計的特點(dian)
(1)結構簡單牢固(gu),無可動部件,長(zhǎng)期運行十分可(ke)靠;
(2)維護十分方(fang)便,安裝費用低(dī);
(3)傳感器不直接(jie)接觸介質，性能(neng)穩定,壽命長;
(4)輸(shū)出是與流量成(chéng)正比的脈沖信(xìn)号,無零點漂移(yi),精度高,并方便(bian)與計算機聯網(wǎng);
(5)測量範圍寬,量(liang)程比可達1:10;
(6)壓力(li)損失小,運行費(fei)用低,更具節能(neng)意義;
(7)在一定的(de)雷諾數範圍内(nèi),輸出信号頻率(lü)不受流體物理(lǐ)性質和組分變(biàn)化影響，儀表系(xì)數僅與漩渦發(fā)生體的形狀和(he)尺寸有關，測量(liàng)流體的體積流(liú)量無需補償，調(diào)換配件後無需(xu)重新标定儀表(biao).的系數;
(8)應用範(fàn)圍廣,氣體、液體(tǐ)的流量均可測(cè)量;
(9)檢定周期爲(wei)2-4年。
3.2渦街流量計(jì)的局限性
(1)渦街(jiē)流量計是一種(zhong)速度式流量計(ji),旋渦分離的穩(wěn)定性受流速影(ying)響，故它對直管(guǎn)段有一定.的要(yào)求,一般是前10D、後(hou)5D;
(2)測量液體時,上(shang)限流速受壓損(sǔn)和氣蝕現象限(xiàn)制,一般是0.5--8m/s;
(3)測量(liang)氣體是,上限流(liú)速受介質可壓(yā)縮性.變化的限(xiàn)制，下限流速受(shòu)雷諾數和傳感(gan)器靈敏度的限(xiàn)制,蒸汽是8-25m/s;
(4)應力(lì)式渦街流量計(ji)對振動較爲敏(min)感,故在振動較(jiào)大的管道安裝(zhuang)流量計時，管道(dào)要有一定的減(jiǎn)震措施;
(5)應力式(shi)渦街流量計采(cai)用壓電晶體作(zuò)爲檢測傳感器(qi)，故其受溫度的(de)限制，-般爲-40-+300℃。
4渦街(jie)流量計的安裝(zhuang)規範

(1)傳感器上(shang)遊應盡量避免(miǎn)安裝調節閥或(huò)半開閥門，調節(jiē)閥或半開閥門(men)安裝在傳感器(qì)的下遊8DN(通徑的(de)八倍)之後。
(2)渦街(jie)流量傳感器的(de)上遊側和下遊(yóu)側應有較長的(de)直管段。其上、下(xia)遊直管段長度(dù)根據管道狀況(kuàng)不同而不同，直(zhi)管段的具體安(an)裝長度和要求(qiu)見下圖3。

(3)安裝傳(chuán)感器的直管段(duàn)應盡可能的與(yǔ)傳感器通徑(DN)-緻(zhì)。若無法一緻時(shí),應采用比傳感(gǎn)器通徑略大的(de)管徑，誤差要≤3%并(bìng)不超過5mm。
(4)被測介(jie)質含有較多雜(za)質時,應在傳感(gan)器上遊直管段(duàn)要求的長度以(yi)外加裝過濾器(qì)。
(5)傳感器應避免(mian)安裝在有機械(xie)振動的管道上(shang)，并盡量避開強(qiáng)電磁場幹擾。當(dāng)振動不能避免(mian)時，應考慮在傳(chuan)感器前後約2DN處(chù)的直管段上加(jia)固定支架。
5安裝(zhuāng)步驟.
(1)将配備的(de)專用法蘭分别(bie)焊接到上遊和(he)下遊直管段上(shàng)，應使專用法蘭(lán)與直管段的内(nèi)徑嚴格保持垂(chui)直和同心。
(2)将傳(chuan)感器夾裝在焊(hàn)有專用法蘭的(de)上、下遊直管段(duàn).上,并用螺栓緊(jǐn)固。應使上遊和(he)下遊直管段與(yǔ)傳感器保持同(tong)心。
(3)應注意傳感(gan)器的流向标志(zhi)要與管道内流(liú)體的流向一緻(zhi)。
6防爆型傳感器(qi)的安裝要求
防(fang)爆型傳感器必(bì)須與合适的關(guan)聯設備安全栅(shan)組成本質安全(quan)型防爆系統(見(jian)圖4),通過電源.信(xìn)号安全栅再連(lian)接到流量顯示(shi)儀表上。

(1)安裝前(qian)應在安全場所(suo)将傳感器與防(fang)爆安全栅通電(dian)檢查,無異常後(hòu)再進行安裝。在(zai)易爆場所安裝(zhuāng)傳感器,應避免(miǎn)傳感器由高處(chu)墜落,不允許用(yòng)重物敲擊傳感(gan)器和管道。
(2)傳感(gan)器必須與指定(dìng)的安全栅組成(cheng)防爆系統方可(kě)有效。與其它設(she)備組成系統時(shi),防爆性能.消失(shī)。絕對不允許将(jiang)安全栅安裝在(zài)危險場所。傳感(gǎn).器與安全栅之(zhi)間連接屏蔽電(diàn)纜的分布電容(róng)和電感必須符(fú)合防爆銘牌上(shàng)的規定值。.
7安裝(zhuāng)渦街流計時應(yīng)特别注意
(1)專用(yòng)法蘭與直管段(duan)焊接時,應卸下(xia)傳感器,一定不(bu)能帶着傳感器(qi)焊接法蘭。
(2)傳感(gan)器安裝前,法蘭(lan)凹槽内必須放(fàng)好密
封圈。
(3)取壓(yā)點和測溫點，應(ying)分别在傳感器(qi)的下遊3-5DN處和6~8DN處(chù)見圖5。

(4)高溫管道(dào)進行保溫處理(li)時,不要将傳感(gan)器包起來,以免(mian)導緻損壞。
(5)連接(jiē)渦街流量計的(de)電纜走向,應盡(jin)可能遠離強電(diàn)磁場的幹擾場(chǎng)合。絕對不允許(xu)與高壓電纜一(yi)起敷設。屏蔽電(dian)纜應盡量縮短(duǎn),最大長度不超(chao)，過500米,且不得盤(pan)卷,以減少分布(bu)電感。
8結束語
　　 蒸(zhēng)汽流量測量還(hai)有很多問題亟(jí)待解決，在開發(fa)新的測量技術(shù)的同時，我們更(gèng)應注重運用現(xian)代科學手段,進(jin)行應用技術深(shēn)層次的開發,切(qiē)實有效地解決(jue)一些實際問題(tí)。

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