摘要:由(you)于蒸汽系統溫度(dù)較高,飽和蒸汽又(you)易變爲氣液兩相(xiàng)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(bú)了要求。各廠級間(jiān)的蒸汽計量争議(yi)較大,從長遠來看(kàn),蒸汽計量工作迫(po)切需要提高精度(du)。本課題讨論多參(can)數渦街流量計 對(dui)蒸汽計量的應用(yong)。
1前言
　　蒸汽作爲重(zhòng)要的二次能源，在(zài)節能降耗領域有(you)着很重的角色,承(cheng)鋼的能源短缺，降(jiàng)成本是重中之重(zhòng)要考慮的。進行節(jiē)能降耗活動,首先(xian)想到的應是計量(liàng),隻有準确的計量(liang)才有資格說節能(néng)了多少。随着公司(si)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(lì)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(que)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(guo)熱蒸汽是由飽和(hé)蒸汽加熱升溫獲(huo)得。其中絕不含液(ye)滴或液霧，屬于實(shi)際氣體。過熱蒸汽(qì)的溫度與壓力參(cān)數是兩個獨立參(can)數，其密度應由這(zhè)兩個參數決定。
　　過(guo)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(zài)過熱度不高的情(qing)況下，會因爲熱量(liàng)損失溫度降低而(er)使其從過狀态進(jìn)入飽和或過飽和(he)狀态，轉變成爲飽(bǎo)和蒸汽或帶有水(shui)滴的過飽和蒸汽(qi)。飽和蒸汽突然大(dà)幅度減壓，液體出(chu)現絕熱膨脹時也(yě)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(guò)熱處理的蒸汽稱(cheng)爲飽和蒸汽。它是(shì)無色、無味不能燃(rán)燒又無[wiki]腐蝕[/wiki]性的(de)氣體。飽和蒸汽中(zhong)液滴或液霧的含(han)量反映了蒸汽的(de)質量,一般用千度(du)這一參數來表示(shi)。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(shì)。
　　準确計量飽和蒸(zhēng)汽流量比較困難(nán)，因爲飽和蒸汽的(de)幹度難以保證，一(yī)般流量計都不能(neng)準确檢測雙相流(liu)體的流量，蒸汽壓(ya)力波動将引起蒸(zheng)汽密.度的變化,流(liu)量計示值産生附(fù)加誤差。所以在蒸(zhēng)汽計量中，必須設(she)法保持測量點處(chù)蒸汽的幹度以滿(man)足要求,必要時還(hái)應采取補償措施(shi),實現準确的測量(liang)。
2.2測量的分析
　　目前(qián)使用流量儀表測(cè)量蒸汽流量，測量(liàng)介質都是指單相(xiàng)的過熱蒸汽或飽(bao)和蒸汽。對于相流(liu)經常變化的蒸汽(qi),肯定會存在測量(liang)不正确的問題。這(zhe)個問題的解決方(fāng)法是保持蒸汽的(de)過熱度，盡量減少(shǎo)蒸汽的含水量,例(lì)如加強蒸汽管道(dao)的保溫措施,減少(shǎo)蒸汽的壓力損失(shī)等,以提高測量的(de)正确率。然而這些(xie)方法并不能徹底(di)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(dòng)介質的流量儀表(biǎo)。
　　用于檢測氣體流(liu)量的流量計種類(lèi)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(lian)續測定工況下的(de)體積流量，而體積(ji)流量又是狀态的(de)函數，工作狀态下(xia)的體積流量不能(neng)确切的表示實際(ji)流量，工程上-般都(dou)以标準狀态體積(jī)流量或質量流量(liang)表示。所謂标準狀(zhuàng)态體積是0℃、1個标準(zhun)大氣壓下的氣體(tǐ)體積或20℃、1個标準大(dà)氣壓下的體積。以(yǐ)質量流量爲計量(liàng)單位的情況,目前(qian)應用不多。采用刻(kè)度氣體流量計時(shí),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(liàng)或質量流量，其折(she)算系數中含有氣(qi)體密度的因素，當(dāng)氣體介質的工作(zuò)狀态偏離設計狀(zhuàng)态,流量示值将産(chan)生誤差。此外氣體(ti)介質的組成、含量(liang)或溫度的變化,對(dui)流量測量也産生(shēng)影響，所以蒸汽流(liu)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(yě)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(zài)參數的不同範圍(wéi)内,密度的表達形(xing)式也不相同,無法(fǎ)用同一通式表示(shi),所以不能獲得統(tǒng)一的密度計算公(gong)式,隻能個别推導(dao)求得溫度、壓力補(bǔ)償公式。在溫度、壓(ya)力波動範圍較大(dà)的場合,除進行溫(wen)度、壓力補償外,還(hái)需要考慮對氣體(ti)膨脹系數ε的補償(chang)。
　　無論采用何種流(liu)量計檢測飽和蒸(zheng)汽的流量，在蒸汽(qì)壓力波動的條件(jian)下工作，必須采取(qu)壓力補償措施,這(zhe)是因爲在流量方(fang)程中，都含有蒸汽(qi)密度的因素,工作(zuo)條件與設計條件(jian)不一緻時,讀數會(hui)産生誤差，誤差的(de)大小和工作壓力(lì)與設計壓力偏差(cha)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(chà)。蒸汽的幹度條件(jian)是關系到能否準(zhun)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(biǎo)，待幹度儀表應用(yong)于蒸汽流量計量(liang)與補償系統,必将(jiāng)進一步提高計量(liang)的準确性。目前應(yīng)采取以下三項措(cuò)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(guǎn)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(qì)，及時排出冷凝水(shui)。
(3)鍋爐操作中應避(bì)免出現汽包液位(wei)過高現象,盡量減(jiǎn)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(yi)表的特性。這裏,着(zhe)重讨論流量儀表(biǎo)的特性、安裝條件(jian)，維護需求以及選(xuan)用流量儀表應注(zhù)意的幾個問題。目(mù)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(sù)管、彎管)流量計、分(fèn)流旋翼式流量計(jì)、 阿牛巴流量計 、浮(fu)子式流量計等。
本(ben)課題讨論多參數(shu)渦街流量計對蒸(zhēng)汽計量的應用,是(shi)因爲其測量幾乎(hu)不受流體參數(溫(wēn)度壓力密度黏度(dù))變化的影響。
3渦街(jie)流量計
　　渦街流量(liàng)計是基于卡門渦(wō)街原理而研制成(chéng)功的一種新型流(liú)量計，由于它具有(yǒu)其它流量計不可(ke)兼得的優點,70年代(dài)以來得到了迅速(sù)發展。據介紹,現在(zài)日本、歐美等發達(dá)國家使用渦街流(liu)量計的比例大幅(fu)度上升,已經廣泛(fan)用于各個領域,将(jiāng)在未來流量儀表(biǎo)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(jiē)流量計的特點
(1)結(jie)構簡單牢固,無可(kě)動部件,長期運行(hang)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(jiē)接觸介質，性能穩(wen)定,壽命長;
(4)輸出是(shì)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(wang);
(5)測量範圍寬,量程(chéng)比可達1:10;
(6)壓力損失(shī)小,運行費用低,更(gèng)具節能意義;
(7)在一(yī)定的雷諾數範圍(wéi)内,輸出信号頻率(lü)不受流體物理性(xing)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(ce)量流體的體積流(liú)量無需補償，調換(huàn)配件後無需重新(xīn)标定儀表.的系數(shu);
(8)應用範圍廣,氣體(tǐ)、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(liàng)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(qiu),一般是前10D、後5D;
(2)測量(liang)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(liu)速受介質可壓縮(suo)性.變化的限制，下(xia)限流速受雷諾數(shu)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(jì)對振動較爲敏感(gan),故在振動較大的(de)管道安裝流量計(jì)時，管道要有一定(dìng)的減震措施;
(5)應力(lì)式渦街流量計采(cai)用壓電晶體作爲(wei)檢測傳感器，故其(qi)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(miǎn)安裝調節閥或半(ban)開閥門，調節閥或(huo)半開閥門安裝在(zài)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(guan)段長度根據管道(dào)狀況不同而不同(tong)，直管段的具體安(an)裝長度和要求見(jian)下圖3。

(3)安裝傳感器(qi)的直管段應盡可(kě)能的與傳感器通(tong)徑(DN)-緻。若無法一緻(zhì)時,應采用比傳感(gan)器通徑略大的管(guan)徑，誤差要≤3%并不超(chao)過5mm。
(4)被測介質含有(you)較多雜質時,應在(zài)傳感器上遊直管(guǎn)段要求的長度以(yǐ)外加裝過濾器。
(5)傳(chuán)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(rao)。當振動不能避免(mian)時，應考慮在傳感(gǎn)器前後約2DN處的直(zhi)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(he)下遊直管段上，應(ying)使專用法蘭與直(zhí)管段的内徑嚴格(gé)保持垂直和同心(xīn)。
(2)将傳感器夾裝在(zai)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(zhi)管段與傳感器保(bao)持同心。
(3)應注意傳(chuán)感器的流向标志(zhì)要與管道内流體(tǐ)的流向一緻。
6防爆(bao)型傳感器的安裝(zhuang)要求
防爆型傳感(gan)器必須與合适的(de)關聯設備安全栅(shān)組成本質安全型(xing)防爆系統(見圖4),通(tong)過電源.信号安全(quan)栅再連接到流量(liàng)顯示儀表上。

(1)安裝(zhuāng)前應在安全場所(suo)将傳感器與防爆(bào)安全栅通電檢查(chá),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(hé)管道。
(2)傳感器必須(xū)與指定的安全栅(shān)組成防爆系統方(fang)可有效。與其它設(she)備組成系統時,防(fáng)爆性能.消失。絕對(duì)不允許将安全栅(shān)安裝在危險場所(suǒ)。傳感.器與安全栅(shan)之間連接屏蔽電(diàn)纜的分布電容和(hé)電感必須符合防(fang)爆銘牌上的規定(ding)值。.
7安裝渦街流計(jì)時應特别注意
(1)專(zhuan)用法蘭與直管段(duàn)焊接時,應卸下傳(chuán)感器,一定不能帶(dai)着傳感器焊接法(fǎ)蘭。
(2)傳感器安裝前(qián),法蘭凹槽内必須(xu)放好密
封圈。
(3)取壓(ya)點和測溫點，應分(fèn)别在傳感器的下(xia)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(miǎn)導緻損壞。
(5)連接渦(wo)街流量計的電纜(lan)走向,應盡可能遠(yuan)離強電磁場的幹(gan)擾場合。絕對不允(yun)許與高壓電纜一(yi)起敷設。屏蔽電纜(lǎn)應盡量縮短,最大(da)長度不超，過500米,且(qiě)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(dai)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(duan),進行應用技術深(shen)層次的開發,切實(shi)有效地解決一些(xiē)實際問題。

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