影響管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中準(zhǔn)確度因素的分析

管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)1、管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件是全用的，并得到了國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可，無需實(shí)流校準(zhǔn)，即可投用，在流量傳感器中也是**的；2、結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價(jià)格低廉；3、應(yīng)用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆可以測(cè)量；4、檢測(cè)件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產(chǎn)，便與專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
缺點(diǎn)1、測(cè)量的重復(fù)性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯(cuò)綜復(fù)雜，精確度難于提高；2、范圍度窄，由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān),一般范圍度僅3∶1～4∶1；3、有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對(duì)較大管徑，問題更加突出；4、壓力損失大；5、孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度，因此傳感器對(duì)腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強(qiáng)檢一次；6、采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護(hù)工作量。在燃料乙醇生產(chǎn)工藝過程中，蒸汽計(jì)量大多使用管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)。本文對(duì)影響管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)準(zhǔn)確度的因素進(jìn)行了分析論證，并提出了相應(yīng)的措施。
一、標(biāo)準(zhǔn)管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)工作原理及要求工況條件
1.1工作原理
1．1．1基本原理
充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。
1.1.2流量方程
qv＝qm/ρ
qm——質(zhì)量流量，kg/s；
qv——體積流量，m3/s；
C——流出系數(shù)；
ε——可膨脹性系數(shù)；
β——直徑比，β=d／D；
d——工作條件下節(jié)流件的孔徑，m
D——工作條件下上游管道內(nèi)徑，m；
△p——差壓，Pa；
ρ1——上游流體密度，kg／m3。
由上式可見，管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)運(yùn)行過程中對(duì)計(jì)量精度影響*大的兩個(gè)測(cè)量量是差壓和密度，密度隨蒸汽溫度壓力的變化而變化。
1.2工況條件
使用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置時(shí)，GB/T2624.2-2006流體的性質(zhì)和狀態(tài)必須滿足下列條件；
（1）流體必須充滿管道和節(jié)流裝置，并連續(xù)地流經(jīng)管道。
（2）流體必須是牛頓流體，即在物理上和熱力學(xué)上是均勻的、單相的。
（3）流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)不發(fā)生相變。
（4）流體流量不**間變化或變化非常緩慢。
（5）流體在流經(jīng)節(jié)流件以前，流速平行于管道軸線的無旋流。
 
二、影響差壓信號(hào)的因素
2．1直管段對(duì)差壓信號(hào)的影響
2．1．1直管段長度對(duì)差壓信號(hào)的影響
直管段的作用就是對(duì)管道內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)行整流，使流體在流經(jīng)節(jié)流件以前，流速平行于管道軸線的無旋流。當(dāng)管道有閥門、彎頭等阻力件時(shí)流動(dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，如產(chǎn)生旋渦等，此時(shí)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)產(chǎn)生的差壓信號(hào)不能準(zhǔn)確反映流量大小。當(dāng)直管段長度不夠時(shí)很難起到整流作用。一般來說，差壓流量計(jì)的設(shè)計(jì)、安裝均參照**規(guī)范和具體的安裝規(guī)定進(jìn)行的，但在許多情況下，現(xiàn)場(chǎng)條件及工藝情況往往不能滿足安裝要求，儀表安裝位置往往遷就工藝管線走向而縮短上、下游直管段，加上施工時(shí)采用工藝管道拼湊直管段，其結(jié)果使上、下游直管段與儀表要求的條件相差甚遠(yuǎn)，測(cè)量不確定度增大，測(cè)量精度大大降低。
2．1．2前直管段內(nèi)徑、園度、平滑度、
與孔板垂直度和安裝條件對(duì)差壓信號(hào)的影響
直管段整流不僅與直管段長度有關(guān)，還與直管段園度、平滑度、與孔板垂直度有關(guān)，如果直管段園度、平滑度、與孔板垂直度達(dá)不到要求，不僅起不到整流作用，還會(huì)引起流態(tài)發(fā)生變化從而引起差壓信號(hào)不能準(zhǔn)確測(cè)量。因直管段都是借用現(xiàn)場(chǎng)的管道，對(duì)前后直管段的內(nèi)徑D、園度、平滑度都沒有實(shí)測(cè)，至于直管段是否腐蝕、變形、結(jié)垢一概不知。另外，管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)對(duì)安裝要求嚴(yán)格，需要專業(yè)的安裝隊(duì)伍，但現(xiàn)在的安裝隊(duì)伍經(jīng)過層層轉(zhuǎn)包，大檢修時(shí)間很緊，加上施工人員素質(zhì)、疏忽等原因，很難保證安裝質(zhì)量。例如為了不讓焊滴在管道內(nèi)突起引起流態(tài)發(fā)生變化，夾持件與管道焊接要求先用氬弧焊打底，再電焊焊接。據(jù)了解，施工中很少有施工隊(duì)這樣做。更不會(huì)有時(shí)間去考慮節(jié)流元件的前端面與管道軸線垂直度不超過±1º，從而保證節(jié)流元件的中心管線與管道軸線重合的技術(shù)要求。以上這些情況都會(huì)對(duì)介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響，從而影響差壓信號(hào)
的準(zhǔn)確測(cè)量。
2．2孔板反裝對(duì)差壓信號(hào)的影響
孔板方向裝反是很容易犯的錯(cuò)誤，并且不易發(fā)現(xiàn)。孔板裝反雖然也有差壓信號(hào)，但此時(shí)差壓信號(hào)不能準(zhǔn)確反映實(shí)際流量。例如我們安裝現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)測(cè)汽表，運(yùn)行一年計(jì)量值一直與工藝估算量相差達(dá)15％左右，原因很難查清，在一次檢修中才發(fā)現(xiàn)孔板方向裝反。造成孔板方向裝反主要原因是施工人員對(duì)介質(zhì)流向不十分清楚或安裝疏忽等。使用過程中很難想到計(jì)量不準(zhǔn)是因?yàn)榭装宸较蜓b反造成的。
三、溫度壓力變化對(duì)蒸汽密度的影響
在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著生產(chǎn)工藝調(diào)整和蒸汽長距離輸送，蒸汽溫度、壓力波動(dòng)較大，蒸汽密度隨著變化。理論公式中差壓和密度都是動(dòng)態(tài)值，但儀表中流量計(jì)算公式中的密度值都是設(shè)計(jì)固定值，公式中密度值并不是蒸汽實(shí)際密度值，不隨蒸汽溫度壓力的變化而變化。所以，需要對(duì)蒸汽流量進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。
四、措施
4．1加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高質(zhì)量意識(shí)
流量儀表不同于其它一般管道設(shè)備，特別是管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)對(duì)安裝條件有著更為特殊的要求，在生產(chǎn)中往往由于對(duì)計(jì)量表原理、性能、影響因素認(rèn)識(shí)不足，對(duì)安裝要求、使用要求重視不夠，造成使用過程中出現(xiàn)這樣那樣問題。因此必須加強(qiáng)對(duì)安裝、維護(hù)、使用人員的流量儀表知識(shí)方面的培訓(xùn)，提高誤差意識(shí)，盡量避免或減少因施工安裝原因給孔板計(jì)量準(zhǔn)確度帶來影響。
4．2孔板前加裝整流器
由于前直管段對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度影響很大，而且不容易滿足要求，因此加裝整流器不僅是一個(gè)很好的辦法，既解決了整套購買計(jì)量設(shè)備成本較高的問題，又解決差壓信號(hào)不準(zhǔn)問題。
4．3借用現(xiàn)有設(shè)備引入溫壓補(bǔ)償
直接對(duì)蒸汽密度進(jìn)行測(cè)量目前還沒有這樣高準(zhǔn)確的計(jì)量設(shè)備，在利用管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)對(duì)蒸汽進(jìn)行計(jì)量雖然不能對(duì)密度進(jìn)行直接測(cè)量，但可通過溫壓補(bǔ)償?shù)霓k法對(duì)蒸汽密度進(jìn)行修正，使其接近實(shí)際密度，從而提高蒸汽計(jì)量準(zhǔn)確度。生產(chǎn)中除了裝置外圍管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)附近沒有壓力和溫度表外，裝置內(nèi)管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)附近基本上都有壓力表和溫度表，把現(xiàn)有的溫度壓力信號(hào)借用過來組態(tài)到管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)計(jì)算公式中對(duì)密度進(jìn)行補(bǔ)償修正，既節(jié)約了資金又提高了管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)計(jì)量精度。
五、結(jié)論
管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)使用條件要求較高，在實(shí)際中很難達(dá)到，其計(jì)量精度就會(huì)受到一定影響。因此，在設(shè)計(jì)、安裝、使用過程中要充分考慮各種影響因素，盡量避免這些影響因素的發(fā)生，提高管道內(nèi)蒸汽流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的準(zhǔn)確度。

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