流量計(jì)量中蒸汽流量計(jì)量系統(tǒng)的選型
發(fā)布時(shí)間：2023-05-11 14:28:16來源：hseauto.cn來源：..
字體: 大 中 小
蒸汽流量測(cè)量屬于流量計(jì)算中測(cè)量精準(zhǔn)較高，實(shí)用性較為出色的一種計(jì)量方案，在蒸汽流量測(cè)量中，存在不同型號(hào)的計(jì)量?jī)x器，這些儀器的選用將會(huì)影響到流量計(jì)量最終的測(cè)量結(jié)果，為此需要合理分析并挑選合適的計(jì)量?jī)x器類型，以此實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化。
1 蒸汽流量計(jì)量的應(yīng)用原則
1.1 確保數(shù)值監(jiān)控和檢測(cè)的實(shí)時(shí)性
在相關(guān)信息技術(shù)飛速發(fā)展的過程中，投入于蒸汽流量計(jì)量工作中的儀表儀器設(shè)備都具有先進(jìn)水平的，在數(shù)據(jù)收集、傳輸和分析上都能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，通過對(duì)計(jì)算機(jī)終端的操作就能打破時(shí)間限制、地域限制和空間限制，全局性的實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)儀器設(shè)備的運(yùn)行情況，并自動(dòng)化地記錄下每個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行參數(shù)。所以，要基于流量計(jì)量特點(diǎn)的分析和對(duì)各種計(jì)量?jī)x表優(yōu)勢(shì)的全面了解，設(shè)置科學(xué)合理的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并結(jié)合開展計(jì)量工作單位對(duì)測(cè)量項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行需求進(jìn)行不斷優(yōu)化和改進(jìn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)環(huán)節(jié)里的計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)并做好動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)比，實(shí)現(xiàn)全局性的遠(yuǎn)程有效監(jiān)測(cè)，快速準(zhǔn)確地定位造成計(jì)量數(shù)據(jù)誤差的地方并分析造成誤差或故障的具體原因，最大化地降低發(fā)生誤差事件的幾率，對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效控制。
1.2 合理選擇標(biāo)準(zhǔn)的蒸汽流量計(jì)量方法
提升計(jì)量精準(zhǔn)度的基礎(chǔ)是選用適宜且準(zhǔn)確的測(cè)量?jī)x表，在控制蒸汽流量計(jì)量的工作中最常用的方式也是合理選取蒸汽流量計(jì)量方法，同時(shí)嚴(yán)把設(shè)備節(jié)流性能關(guān)和量程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)，盡可能地選擇符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流設(shè)備，使工作人員只需要基于流量的實(shí)際變化情況，就能對(duì)計(jì)量?jī)x表進(jìn)行智能差變測(cè)量。
2 蒸汽計(jì)量輸差現(xiàn)象的原因分析
蒸汽計(jì)量輸差客觀存在，同時(shí)也無法絕對(duì)避免，但過大的誤差意味著較大的經(jīng)濟(jì)損失。通常情況下經(jīng)由計(jì)量?jī)x表得出的蒸汽輸差原因都包含了計(jì)量?jī)x表本身的誤差，無法實(shí)現(xiàn)“零誤差”[1]。因此，無論采取何種降低輸差的方式都需要詳細(xì)分析造成輸差的原因，使允許誤差控制在一定區(qū)間內(nèi)，現(xiàn)將歸結(jié)的3類主要輸差原因介紹如下。
（1）外界環(huán)境的溫度因素。較長(zhǎng)的蒸汽管道途經(jīng)多個(gè)不同的地區(qū)，當(dāng)?shù)貐^(qū)之間有明顯的溫度差時(shí)，計(jì)量?jī)x表的測(cè)量精確度除難以得到保證以外，降雪、暴雨等難以控制的客觀天氣因素也會(huì)給蒸汽管道壓力帶來影響，即便進(jìn)行差異分析也無法百分百恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的測(cè)量精準(zhǔn)度，進(jìn)而造成蒸汽輸送誤差。（2）計(jì)量?jī)x表誤差累計(jì)。在蒸汽氣流量的測(cè)量過程中，計(jì)量?jī)x表因多方干擾因素的限制難免出現(xiàn)測(cè)量誤差，盡管每次的誤差大小都屬于可控的允許范圍內(nèi)，但超長(zhǎng)運(yùn)輸管道就意味著有諸多小誤差的積累，最終綜合的測(cè)量結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差。
3 蒸汽流量計(jì)量方法
目前我國應(yīng)用頻率較高的蒸汽流量測(cè)量?jī)x器有渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和節(jié)流式差壓流量計(jì)。
3.1 渦街流量計(jì)
應(yīng)用較為頻繁的渦街流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上具有簡(jiǎn)潔化的特征，在應(yīng)用過程中操作簡(jiǎn)易，初期的安裝和后期維護(hù)都較為便利，這也是為何廣泛應(yīng)用渦街流量計(jì)的主要原因。由于渦街流量計(jì)傳感器不會(huì)直接作用于基礎(chǔ)介質(zhì)，所以具體應(yīng)用過程中并不會(huì)產(chǎn)生過多的磨損，相對(duì)而言有更長(zhǎng)的使用壽命，能發(fā)揮更顯著的能源節(jié)約優(yōu)勢(shì)。盡管如此，渦街流量計(jì)在使用過程中還是存在一定的局限性，尤其是處于雷諾數(shù)影響環(huán)境下的渦街流量計(jì)，其壓電晶體的安裝選擇只能是應(yīng)力式，這就導(dǎo)致運(yùn)行中的渦街流量計(jì)很容易被周圍環(huán)境影響，進(jìn)而出現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)誤差。
3.2 節(jié)流式差壓流量計(jì)
在我國蒸汽流量計(jì)量工作中占據(jù)應(yīng)用計(jì)量方式主導(dǎo)地位的還是經(jīng)典壓差儀表，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，節(jié)流式差壓流量計(jì)在流量領(lǐng)域的計(jì)量貿(mào)易中占比達(dá)到九成。相比其他計(jì)量工具，節(jié)流式差壓流量計(jì)在應(yīng)用方面具有制造成本低、安全、耐用、且適用口徑范圍大等管道計(jì)量?jī)?yōu)勢(shì);缺點(diǎn)在于壓力損耗大、計(jì)量精準(zhǔn)度易受環(huán)境因素影響、測(cè)量范圍有限和安裝復(fù)雜等。
綜上而言，節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)是當(dāng)前蒸汽流量測(cè)量方法中最常用的2種，除了節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)外，還有超聲波流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等也會(huì)在蒸汽流量測(cè)量方法中有所應(yīng)用，但這些流量計(jì)的應(yīng)用頻次不高，使用占比不大，所以在蒸汽流量測(cè)量的選型應(yīng)用上主要集中于節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)。嚴(yán)格意義上而言，這兩種流量計(jì)都存在各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷，故需要通過詳細(xì)的對(duì)比分析才能得知在蒸汽流量測(cè)量方法中選用哪種流量計(jì)更為合適。
4 選型途徑
4.1 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比
使用蒸汽流量計(jì)量的企業(yè)一般為熱力公司，根據(jù)其經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)的要求，熱力公司需要與熱電廠進(jìn)行貿(mào)易對(duì)接，因此在選用流量計(jì)上要注意2點(diǎn)，其一是流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)必須足夠高，其二是經(jīng)濟(jì)效益上必須符合熱力公司的需求。節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)比較，其優(yōu)缺點(diǎn)見表1。
從表1可知，渦街流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)更高，但采購價(jià)格更高，需要支出的資金更多，為了更好地了解2種流量計(jì)的性價(jià)比，還要計(jì)算其經(jīng)濟(jì)效益，才能得知節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)哪個(gè)更適用于蒸汽流量計(jì)量。
假設(shè)某熱力公司使用DN300管道，高壓蒸汽參數(shù)為2.5 MPa、350℃，最大設(shè)計(jì)流量和常用流量分別是80 t/h和（40～50）t/h，同時(shí)DN300的節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)示值誤差都是1%，該熱力公司的蒸汽價(jià)格是200元/t，以平均流量45 t/h為計(jì)算依據(jù)，可知金額誤差為：
1月金額差=45×1%×200×24×30=64 800元
1年金額差=45×1%×200×24×365=788 400元
根據(jù)兩個(gè)計(jì)算結(jié)果來看，如果不考慮市場(chǎng)需求因素，譬如蒸汽價(jià)格上漲或者是蒸汽用量加大等現(xiàn)象，那么一年時(shí)間可以至少節(jié)省出至少5～6個(gè)渦街流量計(jì)的采購價(jià)格。此外，渦街流量計(jì)和節(jié)流式差壓流量計(jì)相比的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于渦街流量計(jì)不需要像節(jié)流式差壓流量計(jì)一樣加裝可移動(dòng)部件，也就不需要企業(yè)投入太多的人力資源對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行檢查和維修，而節(jié)流式差壓流量計(jì)因?yàn)榭梢苿?dòng)部件的緣故，需要安排維修人員定期開展人工維護(hù)，對(duì)磨損的孔板進(jìn)行清洗和更換，這便加大了資金投入。
除此之外，近幾年蒸汽流量的使用一直在增加，流量范圍也在不斷擴(kuò)大，部分熱力企業(yè)的最大設(shè)計(jì)流量其實(shí)已經(jīng)超過了80 t/h，即量程已經(jīng)超過了3∶1，這方面量程比寬過窄的節(jié)流式差壓流量計(jì)顯然無法滿足熱力企業(yè)的測(cè)量需求，而渦街流量計(jì)卻能完全適應(yīng)這一變化。如果再將能量損失也考慮在內(nèi)，渦街流量計(jì)的阻力損失也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于節(jié)流式差壓流量計(jì)，不會(huì)引起太多的額外能耗，所以不管是考慮經(jīng)濟(jì)效益還是人工上的節(jié)省，渦街流量計(jì)都比節(jié)流式差壓流量計(jì)更適合應(yīng)用于過熱蒸汽測(cè)量。
4.2 配套設(shè)備及安裝
渦街流量計(jì)在測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)上較之節(jié)流式差壓流量計(jì)更加明顯，但該流量計(jì)的缺陷問題也較為突出，渦街流量計(jì)只能對(duì)工況條件下的體積流量進(jìn)行顯示，這導(dǎo)致該流量計(jì)不能有效實(shí)現(xiàn)貿(mào)易計(jì)量。出于測(cè)量需要，在使用渦街流量計(jì)時(shí)還要配備熱電阻、壓力變送器和流量計(jì)算機(jī)。渦街流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)最好為1.0級(jí)，選用長(zhǎng)頸、高溫型最為合適，熱電阻的插入深度應(yīng)當(dāng)在150 mm左右，配合溫度套管，且溫度測(cè)量范圍要維持在0～400℃間，壓力變送器的壓力測(cè)量范圍為0～3 MPa，在安裝時(shí)，蒸汽流量計(jì)量系統(tǒng)要嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)。常用的安裝方法有機(jī)械安裝和電氣安裝2種。使用機(jī)械安裝需要注意管道振動(dòng)的問題，如果現(xiàn)場(chǎng)存在蒸汽管道振動(dòng)劇烈，或者因?yàn)榱熊囆旭偟纫蛩匾l(fā)外部振動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，渦街流量計(jì)需要在前后端安裝抗振動(dòng)軟節(jié)。
另外，采取機(jī)械安裝時(shí)，渦街流量計(jì)旋渦穩(wěn)定較差，為了不影響渦街流量計(jì)的旋渦穩(wěn)定，流量調(diào)節(jié)閥必須安裝在流量計(jì)的下游，也同樣出于減少對(duì)渦街流量計(jì)的旋渦穩(wěn)定影響，壓力變送器和熱電阻也應(yīng)當(dāng)安裝在流量計(jì)下游。在安裝過程中，工作者要先安裝壓力變送器，然后在隔1D～2D位置的下游安裝熱電阻，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
另一種安裝方式為電氣安裝，如圖2所示，需要注意引線長(zhǎng)度、線徑和阻值，這些因素會(huì)對(duì)上傳到流量計(jì)算機(jī)的溫度差異帶來影響，所以在電氣安裝中需要配備UPS電源、防雷、接地等輔助設(shè)備，確保流量計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠以及在極端惡劣天氣下也能保持正常使用。
通過綜合比較、選型和安裝，以及結(jié)合熱力企業(yè)貿(mào)易結(jié)算的需要，在蒸汽測(cè)量計(jì)量中選用渦街流量計(jì)蒸汽計(jì)量系統(tǒng)更為合適，通過選擇渦街流量計(jì)蒸汽計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量計(jì)量工作，所得到的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，且企業(yè)為渦街流量計(jì)蒸汽計(jì)量系統(tǒng)投入的資源也更加少，性價(jià)比優(yōu)異，值得在蒸汽測(cè)量中大范圍投入應(yīng)用。
返回
