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在饱和蒸汽和过热蒸汽测量中涡街流量计应用

涡街流量计的测量包括三个重要参数:压力、温度、频率。通过三个参数的测量和蒸汽所处的状态计算出蒸汽的吨数,作为结算的依据。
如果蒸汽所处的状态为饱和蒸汽,只要测量压力或温度中的一项和测量的频率就能计算出蒸汽的用量,因为饱和蒸汽中压力与温度是一一对应的关系,对于过热蒸汽必须同时测量压力和温度的值,过热度的高低对蒸汽的计量影响比较大。
压力:因为对于一定的蒸汽量来说,蒸汽压力越高,对应的密度越大,因此蒸汽计量数越大,当压力1MPa时,其对应的饱和蒸汽的饱和温度为179度,密度5.05kg/cm3,如果测量的压力比实际的偏大,如实际测量的为1.11MPa,则密度为5.53 kg/cm3,对应的蒸汽量结算值就会偏大,偏差10%,对使用方来说,就要多付出不少的费用。因此,为防止此类问题的发生,建议在同一个测量点并联一个压力表,要求精度要高,经常进行比对,出现偏差时及时查找原因,找出解决办法。
温度:在过热蒸汽中,温度的精度显的十分重要。举例说明: 1.1MPa的过热蒸汽,250度时对应的密度为4.75 kg/cm3,如果测量的温度测量的偏小,测量的为210度时对应的密度为5.24 kg/cm3,也就是交费时我们要向供汽方多交10%的费用。因此对于投入不大,而又可能产生较大计量误差的情况,像压力一样,同样安装一块比对式温度计,对及时发现问题具有较大的好处。
涡街参数设置:涡街式的蒸汽计量表,有根据参数自动计算蒸汽所处的状态,并进行结算,有的需要人工设定,由于所处的状态不同,对一个涡街表来说,计算的数据是有极大误差的。比如蒸汽参数为压力1.1 MPa,温度250度,显然为过热蒸汽,对应的密度为4.746,如果设定的是饱和蒸汽,而对应的饱和温度为183度,密度为6.131,按饱和蒸汽计量的数比过热蒸汽计量的数多出29%,这个数在用户看来可能觉得不可思议,但在实际情况中是存在的,在用户不了解的情况下,有的供热企业还在这样做,损害着消费者的利益。
在现在的计量中,特别是夏季用户减少的情况下,由于管道输送的距离较远,许多地方的蒸汽处于非饱和蒸汽状态,而现在的仪表没有对非饱和蒸汽的状态去区分,按照饱和蒸汽去结算,对用户来说也是不合理的,但现在还没有比较好的解决办法。
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
在流量积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作为一个恒定值设置到显示仪表内,进行温度压力补偿。