摘要:由(yóu)于蒸汽系統溫度(du)較高,飽和蒸汽又(yòu)易變爲氣液兩相(xiang)流,相比之下測量(liàng)難度大,甚至無法(fa)測量,因此對蒸汽(qì)測量系統的要求(qiú)就要高于其他普(pǔ)通介質測量,有些(xiē)計量器具滿足不(bu)了要求。各廠級間(jian)的蒸汽計量争議(yì)較大,從長遠來看(kan),蒸汽計量工作迫(po)切需要提高精度(du)。本課題讨論多參(cān)數渦街流量計 對(dui)蒸汽計量的應用(yong)。
1前言
　　蒸汽作爲重(zhong)要的二次能源，在(zài)節能降耗領域有(yǒu)着很重的角色,承(chéng)鋼的能源短缺，降(jiàng)成本是重中之重(zhong)要考慮的。進行節(jie)能降耗活動,首先(xian)想到的應是計量(liang),隻有準确的計量(liang)才有資格說節能(neng)了多少。随着公司(sī)蒸汽計量網絡的(de)完善，各加熱爐都(dōu)進行了蒸汽回收(shou)的計量。承鋼在節(jiē)能減排這.-塊應重(zhòng)點想到蒸汽的利(li)用,但怎麽衡量節(jie)能減排的量,蒸汽(qì)計量就尤爲顯的(de)重要。
2蒸汽流量的(de)測量的知識
2.1.蒸汽(qì)流量測量不準确(què)是的原因
2.1.1過熱蒸(zhēng)汽
　　蒸汽是比較特(te)殊的介質，一般情(qing)況下所說的蒸汽(qì)是指過熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽是由飽和(he)蒸汽加熱升溫獲(huò)得。其中絕不含液(ye)滴或液霧，屬于實(shi)際氣體。過熱蒸汽(qi)的溫度與壓力參(can)數是兩個獨立參(cān)數，其密度應由這(zhe)兩個參數決定。
　　過(guò)熱蒸汽在經過長(zhǎng)距離輸送後,随着(zhe)工況(如溫度、壓力(li))的變化,特别是在(zai)過熱度不高的情(qíng)況下，會因爲熱量(liàng)損失溫度降低而(er)使其從過狀态進(jin)入飽和或過飽和(he)狀态，轉變成爲飽(bao)和蒸汽或帶有水(shui)滴的過飽和蒸汽(qi)。飽和蒸汽突然大(da)幅度減壓，液體出(chū)現絕熱膨脹時也(ye)會轉變成爲過熱(re)蒸汽,這樣就形成(cheng)汽液兩相流介質(zhì)。
2.1.2飽和蒸汽
　　未經過(guo)熱處理的蒸汽稱(chēng)爲飽和蒸汽。它是(shi)無色、無味不能燃(ran)燒又無[wiki]腐蝕[/wiki]性的(de)氣體。飽和蒸汽中(zhōng)液滴或液霧的含(han)量反映了蒸汽的(de)質量,一般用千度(dù)這一參數來表示(shì)。蒸汽的幹度是指(zhǐ)單位體積飽和蒸(zhēng)汽中幹蒸汽所占(zhàn)的百分數，以“x”表示(shi)。
　　準确計量飽和蒸(zhēng)汽流量比較困難(nan)，因爲飽和蒸汽的(de)幹度難以保證，一(yi)般流量計都不能(neng)準确檢測雙相流(liu)體的流量，蒸汽壓(yā)力波動将引起蒸(zhēng)汽密.度的變化,流(liú)量計示值産生附(fu)加誤差。所以在蒸(zheng)汽計量中，必須設(shè)法保持測量點處(chù)蒸汽的幹度以滿(mǎn)足要求,必要時還(hai)應采取補償措施(shi),實現準确的測量(liàng)。
2.2測量的分析
　　目前(qián)使用流量儀表測(ce)量蒸汽流量，測量(liàng)介質都是指單相(xiang)的過熱蒸汽或飽(bǎo)和蒸汽。對于相流(liu)經常變化的蒸汽(qì),肯定會存在測量(liang)不正确的問題。這(zhè)個問題的解決方(fang)法是保持蒸汽的(de)過熱度，盡量減少(shao)蒸汽的含水量,例(lì)如加強蒸汽管道(dào)的保溫措施,減少(shao)蒸汽的壓力損失(shi)等,以提高測量的(de)正确率。然而這些(xiē)方法并不能徹底(dǐ)解決蒸汽流量測(ce)量不正确的問題(tí)，解決這一問題的(de)根本辦法是開發(fā)-種可測兩相流動(dong)介質的流量儀表(biǎo)。
　　用于檢測氣體流(liu)量的流量計種類(lei)很多，以速度式和(hé)容積流量計應用(yong)最普遍，它們的共(gong)同特點是隻能連(lián)續測定工況下的(de)體積流量，而體積(jī)流量又是狀态的(de)函數，工作狀态下(xià)的體積流量不能(neng)确切的表示實際(ji)流量，工程上-般都(dōu)以标準狀态體積(ji)流量或質量流量(liang)表示。所謂标準狀(zhuang)态體積是0℃、1個标準(zhǔn)大氣壓下的氣體(ti)體積或20℃、1個标準大(dà)氣壓下的體積。以(yi)質量流量爲計量(liang)單位的情況,目前(qián)應用不多。采用刻(ke)度氣體流量計時(shi),選定氣體正常溫(wen)度、壓力爲設計條(tiao)件，将設計狀态下(xia)的體積流量折算(suàn)爲标準體積流量(liang)或質量流量，其折(shé)算系數中含有氣(qì)體密度的因素，當(dāng)氣體介質的工作(zuo)狀态偏離設計狀(zhuang)态,流量示值将産(chǎn)生誤差。此外氣體(tǐ)介質的組成、含量(liang)或溫度的變化,對(dui)流量測量也産生(sheng)影響，所以蒸汽流(liú)量的測量更需要(yao)采取補償措施，并(bing)且因蒸汽的狀态(tài)變化補償因素也(ye)比較複雜。
　　過熱蒸(zhēng)汽的密度由蒸汽(qì)的溫度、壓力兩個(gè)參數決定,而且在(zai)參數的不同範圍(wei)内,密度的表達形(xing)式也不相同,無法(fa)用同一通式表示(shì),所以不能獲得統(tǒng)一的密度計算公(gōng)式,隻能個别推導(dǎo)求得溫度、壓力補(bu)償公式。在溫度、壓(yā)力波動範圍較大(da)的場合,除進行溫(wen)度、壓力補償外,還(hái)需要考慮對氣體(tǐ)膨脹系數ε的補償(chang)。
　　無論采用何種流(liú)量計檢測飽和蒸(zhēng)汽的流量，在蒸汽(qi)壓力波動的條件(jiàn)下工作，必須采取(qu)壓力補償措施,這(zhè)是因爲在流量方(fāng)程中，都含有蒸汽(qi)密度的因素,工作(zuò)條件與設計條件(jian)不一緻時,讀數會(huì)産生誤差，誤差的(de)大小和工作壓力(lì)與設計壓力偏差(chà)的大小有關,P實>P設(shè)将出現負誤差,否(fǒu)則将出現正誤差(cha)。蒸汽的幹度條件(jiàn)是關系到能否準(zhǔn)确計量蒸汽流量(liang)的重要條件，目前(qian)正在研制在線蒸(zhēng)汽幹度檢測儀表(biao)，待幹度儀表應用(yong)于蒸汽流量計量(liang)與補償系統,必将(jiang)進一步提高計量(liang)的準确性。目前應(yīng)采取以下三項措(cuo)施:
(1)輸送蒸汽的管(guan)路必須有良好的(de)保溫措施防止熱(re)量損失。
(2)在蒸汽管(guan)路上要逐段疏水(shui),在管道的最
低處(chù)及儀表前的管道(dào)上應設置疏水器(qi)，及時排出冷凝水(shui)。
(3)鍋爐操作中應避(bì)免出現汽包液位(wèi)過高現象,盡量減(jian)少負荷出現大的(de)波動。
2.3流量儀表的(de)選型
　　對于蒸汽計(jì)量在選擇流量儀(yí)表時應考慮5個主(zhǔ)要因素:被測流體(tǐ)特性、生産工藝情(qíng)況、安裝條件、維護(hù)需求以及流量儀(yí)表的特性。這裏,着(zhe)重讨論流量儀表(biao)的特性、安裝條件(jiàn)，維護需求以及選(xuan)用流量儀表應注(zhu)意的幾個問題。目(mu)前,測量蒸汽流量(liang)的儀表主要有 渦(wō)街流量計 、差壓式(shì)( 孔闆流量計 、均速(su)管、彎管)流量計、分(fen)流旋翼式流量計(jì)、 阿牛巴流量計 、浮(fú)子式流量計等。
本(ben)課題讨論多參數(shù)渦街流量計對蒸(zheng)汽計量的應用,是(shi)因爲其測量幾乎(hu)不受流體參數(溫(wen)度壓力密度黏度(du))變化的影響。
3渦街(jiē)流量計
　　渦街流量(liàng)計是基于卡門渦(wo)街原理而研制成(cheng)功的一種新型流(liu)量計，由于它具有(you)其它流量計不可(kě)兼得的優點,70年代(dai)以來得到了迅速(su)發展。據介紹,現在(zài)日本、歐美等發達(da)國家使用渦街流(liú)量計的比例大幅(fú)度上升,已經廣泛(fan)用于各個領域,将(jiang)在未來流量儀表(biao)中占主導地位，是(shi)孔闆流量計的理(lǐ)想替代産品。
3.1渦街(jie)流量計的特點
(1)結(jie)構簡單牢固,無可(kě)動部件,長期運行(háng)十分可靠;
(2)維護十(shí)分方便,安裝費用(yong)低;
(3)傳感器不直接(jie)接觸介質，性能穩(wen)定,壽命長;
(4)輸出是(shi)與流量成正比的(de)脈沖信号,無零點(diǎn)漂移,精度高,并方(fāng)便與計算機聯網(wǎng);
(5)測量範圍寬,量程(chéng)比可達1:10;
(6)壓力損失(shi)小,運行費用低,更(geng)具節能意義;
(7)在一(yī)定的雷諾數範圍(wei)内,輸出信号頻率(lǜ)不受流體物理性(xìng)質和組分變化影(ying)響，儀表系數僅與(yǔ)漩渦發生體的形(xing)狀和尺寸有關，測(cè)量流體的體積流(liú)量無需補償，調換(huan)配件後無需重新(xīn)标定儀表.的系數(shu);
(8)應用範圍廣,氣體(ti)、液體的流量均可(ke)測量;
(9)檢定周期爲(wei)2-4年。
3.2渦街流量計的(de)局限性
(1)渦街流量(liang)計是一種速度式(shì)流量計,旋渦分離(lí)的穩定性受流速(su)影響，故它對直管(guǎn)段有一定.的要求(qiú),一般是前10D、後5D;
(2)測量(liàng)液體時,上限流速(su)受壓損和氣蝕現(xiàn)象限制,一般是0.5--8m/s;
(3)測(ce)量氣體是,上限流(liú)速受介質可壓縮(suō)性.變化的限制，下(xia)限流速受雷諾數(shù)和傳感器靈敏度(du)的限制,蒸汽是8-25m/s;
(4)應(ying)力式渦街流量計(ji)對振動較爲敏感(gǎn),故在振動較大的(de)管道安裝流量計(jì)時，管道要有一定(ding)的減震措施;
(5)應力(li)式渦街流量計采(cǎi)用壓電晶體作爲(wèi)檢測傳感器，故其(qí)受溫度的限制，-般(bān)爲-40-+300℃。
4渦街流量計的(de)安裝規範

(1)傳感器(qì)上遊應盡量避免(mian)安裝調節閥或半(ban)開閥門，調節閥或(huo)半開閥門安裝在(zai)傳感器的下遊8DN(通(tong)徑的八倍)之後。
(2)渦(wō)街流量傳感器的(de)上遊側和下遊側(ce)應有較長的直管(guan)段。其上、下遊直管(guǎn)段長度根據管道(dao)狀況不同而不同(tong)，直管段的具體安(ān)裝長度和要求見(jiàn)下圖3。

(3)安裝傳感器(qì)的直管段應盡可(kě)能的與傳感器通(tōng)徑(DN)-緻。若無法一緻(zhi)時,應采用比傳感(gan)器通徑略大的管(guan)徑，誤差要≤3%并不超(chāo)過5mm。
(4)被測介質含有(yǒu)較多雜質時,應在(zai)傳感器上遊直管(guan)段要求的長度以(yi)外加裝過濾器。
(5)傳(chuan)感器應避免安裝(zhuāng)在有機械振動的(de)管道上，并盡量避(bi)開強電磁場幹擾(rǎo)。當振動不能避免(miǎn)時，應考慮在傳感(gǎn)器前後約2DN處的直(zhí)管段上加固定支(zhi)架。
5安裝步驟.
(1)将配(pèi)備的專用法蘭分(fen)别焊接到上遊和(hé)下遊直管段上，應(yīng)使專用法蘭與直(zhi)管段的内徑嚴格(ge)保持垂直和同心(xīn)。
(2)将傳感器夾裝在(zài)焊有專用法蘭的(de)上、下遊直管段.上(shang),并用螺栓緊固。應(yīng)使上遊和下遊直(zhí)管段與傳感器保(bǎo)持同心。
(3)應注意傳(chuan)感器的流向标志(zhì)要與管道内流體(ti)的流向一緻。
6防爆(bao)型傳感器的安裝(zhuāng)要求
防爆型傳感(gǎn)器必須與合适的(de)關聯設備安全栅(shan)組成本質安全型(xing)防爆系統(見圖4),通(tōng)過電源.信号安全(quan)栅再連接到流量(liang)顯示儀表上。

(1)安裝(zhuang)前應在安全場所(suo)将傳感器與防爆(bào)安全栅通電檢查(cha),無異常後再進行(háng)安裝。在易爆場所(suǒ)安裝傳感器,應避(bi)免傳感器由高處(chù)墜落,不允許用重(zhong)物敲擊傳感器和(he)管道。
(2)傳感器必須(xu)與指定的安全栅(shan)組成防爆系統方(fang)可有效。與其它設(shè)備組成系統時,防(fáng)爆性能.消失。絕對(dui)不允許将安全栅(shan)安裝在危險場所(suǒ)。傳感.器與安全栅(shan)之間連接屏蔽電(dian)纜的分布電容和(hé)電感必須符合防(fang)爆銘牌上的規定(dìng)值。.
7安裝渦街流計(jì)時應特别注意
(1)專(zhuān)用法蘭與直管段(duàn)焊接時,應卸下傳(chuan)感器,一定不能帶(dài)着傳感器焊接法(fǎ)蘭。
(2)傳感器安裝前(qián),法蘭凹槽内必須(xū)放好密
封圈。
(3)取壓(yā)點和測溫點，應分(fèn)别在傳感器的下(xià)遊3-5DN處和6~8DN處見圖5。

(4)高(gao)溫管道進行保溫(wen)處理時,不要将傳(chuán)感器包起來,以免(mian)導緻損壞。
(5)連接渦(wo)街流量計的電纜(lǎn)走向,應盡可能遠(yuǎn)離強電磁場的幹(gan)擾場合。絕對不允(yun)許與高壓電纜一(yī)起敷設。屏蔽電纜(lan)應盡量縮短,最大(da)長度不超，過500米,且(qie)不得盤卷,以減少(shǎo)分布電感。
8結束語(yu)
　　 蒸汽流量測量還(hái)有很多問題亟待(dài)解決，在開發新的(de)測量技術的同時(shí)，我們更應注重運(yùn)用現代科學手段(duàn),進行應用技術深(shen)層次的開發,切實(shí)有效地解決一些(xie)實際問題。

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