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蒸汽温度压力的变化对涡街流量计测量精度影响

蒸汽作为一种十分特殊的介质,在流量计量过程中会表现出特殊的现象和问题。其中最关键的问题是蒸汽密度值偏离设计值过多,给测量结果带来的显著的测量误差,而目前阶段技术成熟的密度检测仪表尚未成功应用,给蒸汽流量测量带来一定的困难。
蒸汽涡街流量计蒸汽分为饱和蒸汽和过热蒸汽,一般来说,涡街流量计厂家会给出饱和、过热蒸汽质量流量范围表以供用户选型,以便确定口径大小。对于过热蒸汽要进行温度压力补偿,对于真正意义上的饱和蒸汽只需进行温度或压力补偿即可,在测量时根据温度压力查密度表以求得所需质量流量。在实际测量时由于工况变化,饱和蒸汽和过热蒸汽都有可能偏离原来的设计状态,就使得通常由蒸汽温度压力求取其密度的关系发生变化,对计量准确性造成影响。 
1.过热蒸汽
在流量计算仪中可根据过热蒸汽的温度、压力查表得密度求取质量流量,但当过热蒸汽在经过长距离输送后,或由于管道保温措施不当,往往会因为热量损失温度降低使其从过热状态进入临界饱和状态,甚至部分蒸汽冷凝出现相变而变成水滴,这时成为湿饱和蒸汽(过饱各蒸汽)。 涡街流量计的输出仅与流过测量管的流体流速成正比,在测湿饱和蒸汽时,水滴对涡街流量计输出的影响可忽略不计,故可以认为涡街流量计的输出完全是由湿饱各蒸汽的干部分(饱和部分)所引起,而干部分的密度可根据压力补偿或温度补偿精确查出。蒸汽计量时如果双方约定按蒸汽干部分结算费用,冷凝水不收费,则相变对测量的影响微不足道,可以忽略;如果冷凝水也按照蒸汽一样收费,则涡街流量计的计量结果偏低。 
2.湿饱和蒸汽
当涡街流量计安装在减压阀后,湿饱和蒸汽突然较大幅度减压,流体出现绝热膨胀,水滴部分蒸发,同时从液相和汽相中吸收汽化热,使汽液相温度降低,如果温度降低得不多或蒸发前湿度较高,会使温度迅速降低到与新的压力所对应的饱和温度,建立新的平衡,这时蒸汽仍为饱和蒸汽,如果压力降低得很多或蒸发前湿度较低,则因水滴蒸发而使温度降低后仍高于新的压力所对应的饱和温度,则蒸汽变为过热蒸汽。 
上述蒸发发生后,前一种对补偿无影响,仅仅是蒸汽中的干部分增加,干度相应增大,后一种情况即湿饱和蒸汽变为过热蒸汽,这时对流量计的影响分如下三种情况: 
(1)设计时已经考虑到蒸汽变为过热状态,或处于何种状态难以确定,或有时是过热状态有时是饱和状态,所以采用温压补偿,则上述相变对测量结果无影响。 
(2)设计时按饱和蒸汽考虑,而且采用压力补偿,则上述相变将带来较小的误差,即过热蒸汽温度同饱和蒸汽温度之差所对应的密度差造成的补偿误差。 
(3)设计时按饱和蒸汽考虑,但采用温度补偿,即将过热蒸汽温度当作饱和温度去查密度表,一般会引起较大误差。 
解决以上问题有以下三种方法: 
(1)将总蒸汽流量计安装在减压阀前,由于上述蒸汽未经减压,不存在相变问题,所以将流量计安装在减压阀之前,按饱和蒸汽补偿方法处理,可保证测量精确度。
(2)如果流量计只能安装在减压阀后面,则可增装1台压力变送器,进行温压补偿。
(3)如果减压阀的稳定性能较好,可将流量计上游压力值转一个恒定值设置到显示仪表内,进行温度压力补偿。
首先确定蒸汽的工作参数—温度和压力,根据工作参数确定蒸汽工作状态下的密度,将该密度作为将来流量测量过程中蒸汽的唯一密度进行孔板计算。在工作中不再对蒸汽的实际变化进行补偿或修正,这就是所谓的一次性计算补偿法。如果在运行中,蒸汽的工作参数与设计时的设定值保持一致,蒸汽流量测量的准确性是可以得到保证的。如果实际工作条件下参数有所偏离,甚至偏离很大,则测量结果的偏差就可能很大。
一次性补偿方法,在自动检测技术发展初期所采用的计量方式,测量结果误差大,可作为粗略计量使用。这样的设计手段在目前广泛流行的流量节流装置设计手册中仍然在使用。
蒸汽计量中温压补偿实现
三、在线密度补偿实现方法:
随着微电子技术在仪表中的广泛应用。仪表的计算功能、补偿修正功能、累计功能、历史数据存储功能、数字滤波功能、输出功能、数字通讯功能等等都能够容易地实现。因此,在线密度补偿己经成为蒸汽计量仪表一种必不可少的基本功能而被广泛的使用。
1、饱和蒸汽在线密度补偿。      
饱和蒸汽的温度与压力之间有着严格的一一对应关系。饱和蒸汽的密度可以是其温度或者是其压力的单一函数。根据饱和蒸汽的温度值或者是压力值的大小,通过查表法或公式计算法lIFC1967或工APW-1997)可得到实时密度值。
在流量测量中,可选择温度补偿或压力补偿型涡街流量计实现。至选择带有温度补偿功能的涡街流量计即可。开启流量计温度传感器,实时检测所测蒸汽温度,从而得到对应密度值。
2、过热蒸汽在线密度补偿        
过热蒸汽是将饱和蒸汽进行再加热后获得的一种具有特殊品质的蒸汽。
它打破了饱和蒸汽所固有的温度与压力严格一一对应的关系。在流量测量过程中可以将过热蒸汽作为单一介质看待。过热蒸汽的密度是其温度和压力的综合函数。在涡街流量计订购时要选择温度、压力补偿型。在实际使用时,同时开启温度、压力传感器实时测量蒸汽温度、压力值,密度值可以根据过热蒸汽密度表或密度计算公式准确计算获得。