摘要:通過(guò)使用新型的抗(kang)振型渦街流量(liang)計 對飽和蒸汽(qi)流量進行測量(liàng)的實踐,測量數(shu)據的結果🔆表明(ming)👉達🔞到試驗預期(qi)目的。蒸汽小流(liú)量的測量失真(zhēn)問題和渦街🥰流(liú)量計的振動幹(gan)擾問題得到了(le)解決。
0前言
　　蒸汽(qì)已經伴随機車(che)和工業革命走(zou)過幾個世紀。迄(qì)今爲止,蒸汽已(yi)成爲現代技術(shù)不可或缺的一(yi)部分💚。它被廣泛(fàn)應用于食品、紡(fǎng)織、化工、醫藥、電(diàn)力和供熱等工(gong)業領域[",爲現代(dai)社會生産了豐(feng)富多彩的産品(pǐn)。
　　蒸汽的使用是(shi)如此廣泛,因此(cǐ)對蒸汽的流量(liang)測量成爲🍓使💃用(yòng)♈各方的重要關(guan)注點之一。随着(zhe)蒸汽應.用的發(fa)展,對蒸汽流量(liàng)測量的研究工(gōng)作也得到廣泛(fan)開展。
1蒸汽及其(qí)流量測量
1.1蒸汽(qì)概述
　　蒸汽是吸(xi)收潛熱後帶有(yǒu)一定壓力的水(shuǐ)。蒸汽按狀态可(kě)分爲飽和蒸汽(qi)和過熱蒸汽。由(yóu)鍋爐産生的水(shui)蒸氣爲飽和蒸(zheng)汽,飽和蒸汽加(jiā)熱得到過熱蒸(zhēng)汽。圖1說明了各(gè)種狀态蒸汽在(zài)不同溫度及壓(yā)力下的轉換關(guan)系。
 
　　飽和蒸汽在(zài)蒸汽中占有相(xiang)當大的比例，而(ér)濕蒸汽是飽和(he)蒸汽🐇實際存在(zai)的幾乎唯--形式(shi)。含有液滴或液(ye)霧的蒸汽稱👈爲(wèi)濕🌈蒸汽。嚴格來(lái)說，飽和蒸汽或(huo)多或少都含有(yǒu)液🏃🏻‍♂️滴或液霧的(de)雙相流體，所以(yi),不同狀态下不(bú)能💚用同一氣體(ti)狀态方程式來(lái)描述。飽和蒸⚽汽(qì)中液滴或液霧(wù)的含量反映了(le)蒸汽的質量,一(yī)般♻️用幹度這一(yī)參數來表示。
　　多(duō)年來的研究普(pu)遍認爲飽和蒸(zhēng)汽具有如下特(te)點🐕:
1)飽和蒸汽的(de)溫度與壓力之(zhi)間一一對應,二(er)者之間隻有一(yī)✂️個獨立變量。
2)飽(bǎo)和蒸汽容易凝(níng)結,在傳輸過程(cheng)中如有熱量損(sǔn)失,蒸汽中便有(yǒu)液滴或液霧形(xing)成，并導緻溫度(du)與壓力的降低(dī)。
3)準确計量飽和(he)蒸汽流量比較(jiao)困難。因爲飽和(he)蒸汽的幹度✔️難(nán)以保證,一般流(liú)量計都不能準(zhun)确檢測雙🧑🏽‍🤝‍🧑🏻相流(liú)體的流量,蒸汽(qì)♈壓力波動将引(yǐn)起蒸汽密度的(de)🍓變化,流量計示(shì)值産生附加誤(wu)❓差。
1.2蒸汽流量測(ce)量
對于蒸汽流(liu)量測量的研究(jiu)和應用都指出(chu),影響蒸汽流🔞量(liang)準💘确計量的因(yīn)素主要有以下(xià)幾方面:
1)實際蒸(zheng)汽流量低于流(liú)量計的可精确(que)計量的最小流(liú)量(即🌏量程比不(bu)足);
2)流量計上下(xia)遊安裝的直管(guǎn)段不足(存在流(liú)動擾動✍️);
3)蒸汽的(de)密度補償不正(zheng)确(測溫測壓不(bú)準);
4)蒸汽中含水(shui)(未作幹度補償(cháng));.
5)現場存在振動(dong)和幹擾(渦街流(liú)量計);
6)差壓傳送(song)誤差( 差壓式流(liú)量計 )等等。
　　由于(yú)蒸汽本身的物(wu)理特性,即在輸(shū)送過程中常常(cháng)💯是以汽、水兩🚶‍♀️相(xiàng)流出現(即飽和(hé)蒸汽的幹度小(xiao)于100%),如果在蒸汽(qì)計量中沒有對(dui)幹度進行修正(zhèng)，測量的精度必(bi)定👅大爲下降[2]。在(zai)蒸汽計量中,爲(wèi)實👈現正确的測(cè)量，研究的一一(yi)個方✏️向是設法(fa)保持測量點處(chù)的蒸💞汽幹度以(yǐ)滿📞足要求,必要(yào)🆚時還要采取其(qi)他補償措👌施。近(jin)年來還✉️有人提(ti)出“以能量替代(dài)質量作爲蒸汽(qì)的結算單位”。
2蒸(zheng)汽流量計選型(xíng)
2.1蒸汽流計的類(lei)型及其優缺點(diǎn)
　　目前在工業上(shang)使用的流量計(ji)的類型非常多(duo),其中适合蒸汽(qi)流量測量的流(liu)量計既有其優(you)點,也有使用上(shang)的缺點。爲❄️确保(bao)蒸汽💯流量計的(de)性能和精度,最(zuì)重要的是選用(yong)的流量計要符(fú)合所使㊙️用的工(gong)況。表1對各類蒸(zhēng)汽流量計🈲的優(you)缺點和應用情(qíng)㊙️況進行了🤞比較(jiào)。
 
　　國内目前使用(yòng)比較流行的蒸(zheng)汽流量計有 孔(kong)闆流量計 、 渦街(jie)流量計 等。表2對(dui)某廠1990年在用的(de)流量計進行了(le)初步統計[4],表明(míng)孔闆流量計和(hé)渦街流量計的(de)使用占有主流(liú)地位。
 
　　随着技術(shu)的進步和交流(liu)的增加,孔闆流(liu)量計在精☎️度和(he)穩定性♌上的缺(que)陷逐步被行業(ye)人士所認識,近(jìn)年來孔闆流量(liàng)計安㊙️裝量減少(shǎo)。而渦街流量計(jì)基于其原理.上(shang)的固有優勢,70年(nian)代以📧來得到了(le)迅速發展☂️。據了(le)解,現在日本、歐(ou)美等發達國家(jiā)使用渦街流量(liang)計的比例大幅(fú)度上升,已經廣(guang)泛用于🔞各個領(lǐng)域。渦街流量計(ji)在全球儀表行(hang)業引起普遍重(zhòng)視,被公認爲未(wei)來有發展前景(jǐng)的流量計之一(yī)。渦街流量計将(jiang)在未來流量儀(yí)表中占主導地(di)位,是孔闆流量(liàng)計的🌍理想替代(dài)産品。國内在近(jin)幾年開始逐步(bu)使用渦街🌍流量(liang)計測量蒸汽流(liu)量,取得了不錯(cuo)的效果。
2.2熱帶廠(chang)蒸汽工藝條件(jian)與環境
　　熱帶廠(chang)目前使用的蒸(zheng)汽主要由加熱(re)爐爐内管道🌈汽(qi)化👌産生,蒸汽過(guo)渡儲存在汽包(bāo)中。設計要求汽(qì)包💚工作壓力爲(wèi)0.50~0.80MPa,正㊙️常工作壓力(lì)爲0.70MPa左右。汽包産(chǎn)生的蒸汽流量(liàng)爲3.0t/h。蒸汽通過DN100的(de)管道輸送，蒸汽(qì)終端用戶爲食(shí)堂和浴室,蒸汽(qì)主要用于加熱(re)。圖2對熱🏃帶廠的(de)蒸汽去向作了(le)簡單的說明。.
 
　　熱(re)帶廠蒸汽使用(yong)量從一天的時(shí)間段來看,存在(zài)着用量大小變(bian)化大、短時間集(jí)中用汽、大部分(fen)時間用汽小而(er)均勻的特點。按(an)季節來看，冬季(jì)的用汽量要明(míng)顯大于夏季。表(biǎo)3對熱帶廠的蒸(zhēng)汽使用情況作(zuò)了⭕簡單分析。
 
　　表(biao)3表明,測量熱帶(dai)廠蒸汽流量還(hái)需解決--個小流(liú)量的問題🐅。
2.3蒸汽(qì)流量測量方案(àn)
　　由于現場安裝(zhuāng)流量計的條件(jian)限制,且蒸汽管(guǎn)道附近的振動(dong)✍️源比較多，受到(dao)頻繁的機械振(zhen)動影響，因此決(jué)定選用新型的(de)抗振型渦街流(liu)量計。
　　該型渦街(jiē)流量計在強度(du)達2g、5~110Hz的強大全向(xiang)振動幹擾下,所(suǒ)有❌滿管式氣體(tǐ)流量計依舊保(bao)持優于0.5%精度、插(cha)入式氣體流量(liang)計依舊保持優(yōu)于1.0%的精度。它的(de)所有指标能符(fu)合形式實驗要(yào)求，抗⭐振性能良(liáng)好，能解決渦街(jie)流量計由于振(zhèn)動引起誤💔差的(de)不足。
　　經過對檢(jiǎn)測的蒸汽現場(chang)數據測量和計(jì)算,發現該蒸汽(qì)處于熱水與蒸(zheng)汽的臨界點,即(ji)發生溫度或者(zhe)壓力🌈的微弱變(biàn)化時,蒸汽可能(neng)轉化爲熱水，也(yě)可能由熱水🌈轉(zhuan)化爲蒸汽。
　　根據(ju)熱帶廠蒸汽使(shi)用情況、工藝條(tiao)件及現場環境(jing);對于可能出現(xian)的時爲熱水、時(shi)爲蒸汽的情形(xíng);制定了流👈量計(ji)的安🔞裝方案，即(jí)在流量計安裝(zhuang)上遊管道适當(dang)位置安裝💋一隻(zhī)用💜于減壓的閥(fá)門,使得通過管(guǎn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻道的熱水因壓(yā)力的大幅度下(xia)降而變成蒸汽(qi)。該方🔴案通過降(jiang)低壓力保證管(guan)道内始終是單(dān)相蒸汽,爲蒸汽(qì)渦街流量計創(chuang)造檢測必須的(de)條件。
3效果分析(xī)
　　根據既定方案(àn)在現場安裝了(le)抗振型渦街流(liú)量計⚽,安裝♍後的(de)效👄果見圖3。
 
　　流量(liàng)計安裝後進行(háng)現場調試。小流(liu)量測試采取的(de)辦🚶‍♀️法是完全關(guān)閉下遊用戶的(de)蒸汽閥門,使通(tong)過流量計的蒸(zheng)☎️汽逐步減小至(zhì)零,同時觀察二(er)次儀表顯示的(de)數據變化。經過(guo)反複幾次的測(cè)試🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,均觀察到蒸(zhēng)🔴汽流量數據逐(zhú)步變💚小直至零(líng)流量的現象。這(zhè)初步說明不存(cun)在小流量測量(liang)數據失真的情(qing)況。對各個時間(jian)蒸汽瞬間流量(liang)的記錄(表4.1)說明(míng)随着終端用戶(hù)⭐蒸汽用量🙇‍♀️的變(biàn)化,流量計📞的測(cè)量數值能準确(que)的、實時🐉的做出(chu)反應。
 
　　對渦街流(liú)量計的抗振性(xìng)能用簡單方法(fa)做了驗證。在大(dà)👈流♍量和☎️小流量(liang)兩種情況下，分(fen)别對流量計兩(liǎng)側的蒸汽管道(dao)進行大力度的(de)敲擊,經多次試(shi)驗觀察,未發現(xian)數據出現突然(rán)變化🈲的現象。這(zhè)說明抗振型渦(wo)街流量計能處(chu)理振動對流量(liang)測量的幹擾，能(neng)♈有效解決渦街(jiē)流量計因❌振動(dong)引起誤👄差的缺(que)陷。
　　抗振型渦街(jie)蒸汽流量計使(shi)用一個月,對數(shu)據進行㊙️收✂️集和(he)統🐇計,得到每天(tian)蒸汽用量(參見(jian)圖4)。
 
　　對圖4的進行(hang)分析可以得到(dào)下面的結論,蒸(zhēng)汽的每天流量(liàng)比較☔均勻，變化(hua)不大，流量曲線(xian)比較平緩,基本(běn)在14-19t/h之間波動。對(dui)照表4的瞬間流(liu)量數據,說明流(liú)量計的測量數(shù)據是準确的，與(yǔ)試驗預期的蒸(zhēng)汽用量符合。
4結(jié)語
　　渦街流量計(ji)在蒸汽和低壓(ya)氣體的流量測(ce)量方面得到🏃‍♀️了(le)⚽廣泛🐆應用,但抗(kàng)振性差、抗幹擾(rao)能力弱的缺💋陷(xiàn)局🤞限了它的💰應(yīng)用。熱帶❗廠選用(yòng)抗振型渦街流(liú)量計進行蒸汽(qi)流量測量，從使(shǐ)用效果上✉️來看(kàn),能完全滿足小(xiǎo)流量蒸汽在千(qiān)擾信号強烈的(de)環境下的測♌量(liang)使用。通過一段(duan)時間的觀察,流(liu)量計運行穩定(dìng)，測量數據準确(que)。抗振型渦街流(liú)量計本身所具(jù)有的優勢,使得(de)它㊙️在流量測量(liàng)方面得到更🍓多(duō)的應用。

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