涡街流量计在蒸汽计量中的应用
随着我国经济形势的飞速发展以及加入WTO国际市场的竞争日趋激烈。各行各业都面临着严峻的考验。如何提高企业的管理水平如何降低生产中成本以提高生产效率成为一个企业兴衰存亡的关键。其中能源消耗是所有企业必须要计入生产成本的重要支出项目。所以正确、合理地使用能源就成为了企业管理的重要内容。
能源的计量现在大多采用各种形式的流量计产品对燃气、燃油、蒸气等多种形式的动力能源进行准确计量通常应用在如下这些场合。
1)锅炉出口蒸汽流量、热网蒸汽流量、冷凝水及各种用汽设备耗汽量的计量。
2)供水回水流量计量;
3)燃气流量燃油流量;
4)压缩空气产量和用量的计量;`
5)其它气体流量计量(氧气、氮气、二氧化碳等)。
下面我们专门探讨一下蒸汽的计量。
1 蒸汽的特性
蒸汽是比较特殊的介质,有饱和及过热两种状态。随着工况(如温度、压力)的变化,过热蒸汽经常会转变成为饱和蒸汽。请看图 (一):
图 (一)
图中的纵坐标和横坐标分别为(水)蒸汽的压力和温度值。图中的曲线称作饱和曲线。曲线上的点为饱和状态的蒸汽参数值,饱和曲线以上部分为过热蒸汽,以下部分为液态水。
由此图可以看出饱和蒸汽的温度和压力值是一一对应的,即当饱和蒸汽的温度或压力有其中一值确定,另一值也就可以确定了。例如:150℃的饱和蒸汽对应的压力值为0.476MPa。绝压为0.6 Mpa的饱和蒸汽对应的温度为158.94℃。而过热蒸汽的温度和压力并不一一对应,在图中是在饱和曲线以上的区域。例如:150℃的蒸汽当其压力值大于0.476Mpa时,就称其为过热蒸汽。只是过热度不同。压力值等于0.476Mpa时,称为饱和蒸汽。
另外还有一个概念是湿蒸汽(干蒸汽),蒸汽的温压状态在饱和曲线以下区域时我们就不能称其为蒸汽而是水了。饱和蒸汽实际上是水分子由液态转变为气态的临界值,饱和蒸汽由于温度或压力的改变部分气态水分子转变为液态,即蒸汽中携带了部分的水时就称其为“湿蒸汽”。完全气态水分子称为“干蒸汽”。湿蒸汽在管道中实际上是两相流,会影响流量仪表的计量精度。当蒸汽携带的水量较大时,其对管道中的仪表及阀门等设备冲击很大,可能损坏某些设备,俗称“水锤”。解决湿蒸汽的方法是保持蒸汽的过热度,例如:加强管道保温,注意倍压等,还应注意管道排水。
2 测量蒸汽流量仪表的分类及选择
目前,测量蒸汽流量的仪表主要有
涡街流量计、差压式(孔板、均速管、弯管)流量计、分流旋翼式流量计、阿牛巴流量计浮子式流量计等,但从仪表工作原理上来讲主要分为涡街和差压两大类。这里主要讨论涡街流量计、孔板流量计。蒸汽流量测量在80年代以前普遍采用标准孔板流量计但从流量仪表发展状况来看孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广;人们对它的研究也充分,实验数据完整,但用标准孔板流量计来测量蒸汽流量,它仍存在一些不足之处:其一,压力损失较大;其二,导压管、三组阀及连接头容易泄漏;其三,量程范围小,一般为3:1,对流量波动较大易造成测量值偏低。而涡街流量计具有结构简单,变送器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象。
另外, 涡街流量计的压力损失小,量程范围宽, 对饱和蒸气测量量程比可达30:1。因此,随着涡街流量计测量技术的成熟,涡街流量计的使用越来越受到人们的青睐。
下面为涡街流量计及孔板流量计的对比:
1、涡街流量计与孔板流量计目前的技术水平
涡街流量计的基本结构由涡街发生体、检测元件、信号处理放大电路组成,目前对于涡街发生体的研究已达到相当完善的程度,以三角型发生体为佳型体,检测元件有热敏电阻、应变片、压电晶体、差动电容、超声波等。信号处理部分有许多已微机化。
涡街流量计具有安装方便(可直接在管道上安装)、体积小、互换性强、长期运行精度高,可适用于大多数液体、气体和蒸气测量。目前世界市场的涡街流量计的销售额每年递增30%左右。
目前孔板流量计的技术发展水平仍以确定的经验公式为基础,1980年国际标准化组织将R541与R781两个标准合并成标准ISO5167(1980)。
孔板节流装置由于结构简单,造价低、可靠等优点,它几乎适用于所有介质测量,而与之配套的差压变送器发展迅速,使其本身具有的不足得以弥补。
2、涡街流量计与孔板流量计综合性能评价
孔板流量计(简称孔板)由节流件取压装置和差压变送器组成,导压管对于易冻的场所需要有伴热措施,一个流量测量回路静密封点为20个左右,使用中存在如下问题:
易冻、易堵、易漏、伴热容易造成差压变送器器件老化、某些场合导压管需加隔离液,由于伴热或工艺操作不稳,正、负导压管隔离液液线常常不等,产生液柱差,使流量指示不准。
以上都会使流量系数发生变化,测量精度降低管缩短导压管把差压变送器直接安装在管道上,但仍有流动的死区。
涡街流量计(简称涡街)只有3个静密封点,不易泄漏 ,没有流动的死区,不需伴热保温,不受流体重度、温度、压力、和粘度等影响,流量系数长期不变。
但涡街在有振动场合使用时,会使流量测量不准