一(yi)、高溫壓、大口(kǒu)徑蒸汽流量(liang)計
的選型分(fèn)析
近年來,流(liú)量測量技術(shù)獲得了發展(zhǎn),蒸汽流量測(ce)量大多㊙️使用(yòng)
差壓式流量(liàng)計
和
渦街流(liú)量計
,在實際(jì)應用中,高溫(wen)型渦街流量(liang)計最大口徑(jìng)隻能👈做到☀️300mm,最(zuì)高溫度450℃。因此(ci),在高溫壓大(dà)口徑蒸汽流(liú)量測🔆量中,差(chà)壓式流量計(ji)仍然具有優(yōu)勢,其選型綜(zōng)合分析如表(biǎo)1所示。
由表1可(ke)知,在高溫壓(ya)、大口徑蒸汽(qì)管線上采用(yòng)ISA1932标準🏃♂️噴嘴可(kě)獲得較高的(de)測量精度。但(dàn)包括标準噴(pēn)嘴在内的标(biao)準節流裝置(zhì)是在常用流(liú)量下按額定(dìng)工況進行設(she)計的,在傳統(tong)的蒸汽流量(liang)測量中,由于(yu)密度受壓力(li)、溫度的影響(xiǎng)♍較大,所以在(zai)測量差壓AP的(de)同時,安裝壓(ya)力變送器和(hé)溫度🧑🏽🤝🧑🏻變送器(qì)進行🔅部分密(mi)度補償。
數由(you)額定工況時(shi)的各參數值(zhí)(C、β、e、d)計算得到,但(dàn)在蒸汽流✍️量(liàng)測量這個動(dong)态過程中,随(suí)着管道中溫(wen)度、壓力✏️和流(liu)量的🧑🏽🤝🧑🏻不斷變(bian)化,流體的雷(léi)諾數Re也在動(dong)态地變💔化,不(bu)僅🌈密度ρ在動(dòng)态變化,其他(ta)參數(C、β、e、d)均可能(neng)偏離額定工(gōng)況值,部分補(bu)償的方式導(dǎo)緻測量誤差(cha)較大。針對傳(chuan)統差壓流量(liang)測量系統中(zhong)存在的缺點(dian)和不足而研(yán)制智能化多(duo)變量變送器(qì),将影響準确(què)測量的這些(xiē)因素降到最(zui)低程度。
二、多(duo)變量變送器(qì)全補償方法(fǎ).
根據差壓式(shì)流量計流量(liàng)公式(1)的分析(xī)推導,
在式(3)中(zhōng),将影響流量(liang)測量的各參(can)數比式(1)更清(qing)晰直觀☂️表♍達(dá)出來了。首先(xiān):多變量變送(song)器穩定性高(gāo),差壓△P精度可(ke)高達+0.04%,滿🥵足了(le)差壓△P測量的(de)精度要求;其(qí)次,采用智能(néng)🥰技術的多變(biàn)量🔴變送器運(yun)行速度極快(kuai),通過參數C、ε、E、d和(hé)ρ實時動态全(quán)💋補償,補償方(fāng)法如下:
1.流出(chū)系數C的補償(cháng).
根據GB/T2624.3-2006《用安裝(zhuang)在圓形截面(mian)管道中的差(chà)壓裝置測量(liàng)滿管流體流(liú)量第3部分:噴(pēn)嘴和文丘裏(li)噴嘴》,ISA1932噴嘴流(liú)出系數C與Re和(hé)β的之間的定(dìng)☁️量關系爲
C系(xì)數與蒸汽流(liu)量qm爲線性關(guān)系,對于氣體(ti)和蒸汽來🔞說(shuō)⛱️,流量變化引(yǐn)起的C系數誤(wù)差一般在0.25%~2.5%之(zhi)間。運用流量(liang)系數補償後(hòu),C系數誤差🔴就(jiù)可避免。
2.蒸汽(qì)膨脹系數ε的(de)補償
根據GB/T2624.3--2006,标(biao)準噴嘴的可(ke)膨脹系數爲(wèi)
式中:k-等熵指(zhǐ)數;τ=P|/P,下遊取壓(yā)口處的絕對(dui)靜壓P2與上遊(you)取壓口處的(de)絕對靜壓P1之(zhi)比;氣體膨脹(zhang)系數?與蒸汽(qì)流量qm爲線性(xìng)關系。
現場一(yī)個在用的直(zhí)徑450mm、設計流量(liang)爲50t/h的ISA1932噴嘴,當(dang)用戶因不🙇🏻同(tong)工況所需蒸(zheng)汽流量在(33~130)t/h變(biàn)化時,引起的(de)氣體膨脹系(xì)數。誤差在0.17%--1.72%之(zhi)間。由此可見(jian),在測量蒸汽(qi)流量時,若把(ba)💃🏻氣體膨脹系(xi)數ε當作常數(shu)處理将産生(shēng)誤差,對ε進行(hang)補償是很有(you)🏃♂️必要的。
3.漸進(jin)系數E和d2的補(bǔ)償
将式(6)代人(rén)式(8)得:
△qm=[1+a1(1-330℃)]2-1=2a1(t-330)+[a1(1-330℃)]2
如果噴(pēn)嘴工作的溫(wēn)度範圍爲300~400℃,節(jiē)流件材質爲(wèi)316,查表得a=0.0000175mm/mm℃,噴嘴(zuǐ)喉部内徑爲(wèi)206.236mm,則由内徑d所(suo)造成的最大(dà)相對🧑🏽🤝🧑🏻誤差爲(wèi).
△qm=2a1(400-330)+[a1(400-330)]2=0.26%
由此可知,對(dui)d2和E進行補償(cháng),即實現了孔(kong)徑d、管徑D和孔(kǒng)徑比β的全補(bǔ)償,這也是多(duō)變量變送器(qi)能實現準确(què)度計🤩量的一(yī)個重要因素(sù)。
4.蒸汽密度ρ的(de)補償
在其他(ta)參數不變的(de)情況下,蒸汽(qi)流量qm與密度(dù).ρ之間的關系(xi)爲
,可以看出(chu),蒸汽流量計(ji)與蒸汽密度(du)的平方根成(chéng)正❗比關系。蒸(zheng)汽是壓縮性(xìng)氣體,當其溫(wēn)度、壓力變化(hua)時,其密度将(jiāng)💔發生💛明顯的(de)變化,這将引(yǐn)起流量很大(da)的🌈誤差
式中(zhōng):qm、qm設一一實際(jì)流量測量和(he)設計工況下(xià)的流量,kg/s;ρ和p設(shè)♊一-蒸♌汽的實(shi)際密度和設(shè)計工況下的(de)密度,kg/m3。
假如設(she)計時,蒸汽工(gong)作表壓爲10.3MPa,溫(wen)度爲330℃,實際工(gōng)況時蒸汽工(gōng)作表壓在(9.7~10.3)MPa、溫(wēn)度330℃~340℃之間變化(huà)時,密度引起(qi)的相對誤🛀🏻差(chà)爲-6.7%~0。因此,由蒸(zheng)汽密度的變(biàn)化造成的測(cè)量誤差會很(hěn)大,蒸汽的實(shí)際狀況偏離(li)标準❄️噴嘴設(she)計狀況越嚴(yan)重,所引起的(de)誤差就越大(da)。
多變量變送(song)器内置的水(shuǐ)蒸氣的溫度(du)範圍爲0~850℃,壓力(lì)≤25MPa,密度誤差小(xiao)于0.1%,因此蒸汽(qi)密度變化引(yin)起的計量誤(wù)差可基本避(bì)免。
三、結論
差(chà)壓式流量計(jì)雖已年代久(jiu)遠,但制造技(jì)術和國家、國(guo)際标準相當(dang)成熟,随着多(duō)變量變送器(qi)動态全補償(chang)智能技術的(de)引入,大大提(ti)高了高溫壓(ya)、大口徑蒸☀️汽(qì)流量測量的(de)準确度,減少(shao)了安裝維護(hu)工作量。但同(tóng)時,标準節流(liu)裝置安裝在(zai)高🔱溫壓蒸汽(qì)管道上,實施(shī)規範化的監(jiān)督檢驗,安裝(zhuang)後必須和管(guan)道--起通過特(tè)種設備檢驗(yàn)檢測這一步(bù)萬萬不可忽(hu)視。