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在蒸汽測量中旋渦流量計和孔板流量計的比較

隨著杭鋼節能降耗工作的不斷推進,蒸汽計量的重要性越來越引起各部門的重視。蒸汽發生量及用量的準確檢測,對于供需雙方的計量結算以及全公司蒸汽數據的平衡是至關重要的,而選用合適的蒸汽流量計是保證計量準確的前提。
1、蒸汽計量現狀
公司蒸汽計量的檢測一直沿用十多年前的方法,即對直徑在100mm以上的蒸汽管道采用孔板作為節流裝置,取得差壓信號后,由差壓變送器變換為4~20mA的標準電流信號,再將標準信號送至能源集控計算機處理后產生計量數據;對直徑在100mm以下(含)的蒸汽管道,則將旋翼式流量計安裝在管道上進行直接讀數計量,該方式的本質仍為節流差壓法測量。
2、旋渦式流量計的工作原理
旋渦流量計的工作是應用了卡曼流體震蕩原理。如果封閉管道內一個三角柱物體的正面受到流體的沖擊,那么在這三角柱物體的兩側會產生兩列交替排列的渦流。當流體的流速達到一定的雷諾數時,這種交替渦流的頻率與流體的流速成正比。通過對頻率的測量可以得出流體的流速,從而得出對應的流體流量。
3、旋渦流量計和孔板的比較
節流差壓式蒸汽流量裝置結構簡單,性能較穩定,使用壽命也較長。其缺點是,測量精度不高,重復性差,量程比窄,現場安裝時對孔板前后的直管段長度要求較高,使用一段時間后如需清洗,只有等到停汽時才能進行,*大的缺點是帶給管道內流體的壓損較大。而旋渦流量計具有各種規格,能適用于現場工藝計量,主要特點是智能化、多功能、微功耗、量程比寬,能夠就地顯示。當蒸汽管道的直徑較大而流量較小時,利用文氏管的原理設計同樣能獲得準確的測量。遇有管道震動等外界干擾時,能利用流量積算部分的小信號切除功能消除外部的干擾。
孔板的流量計算公式為:
式中,qf為工況下的體積流量(m3/s);c為流出系數;β=d/D,d為工況下孔板內徑(mm),D為工況下上游管道內徑(mm)。ε為可膨脹系數;△p為孔板前后的差壓值(Pa);ρ1為工況下流體的密度(kg/m3)。從上式可以看出,如果使用環境與孔板計算一致,那么孔板的測量精度是有保障的。但實際使用中隨著使用時向的延長,孔板流量計的磨損是不可避免的。這就導致孔板使用時與計算時采用的數據d、D發生了變化,從而影響測量的精度和穩定性。
旋渦流量計的流量公式為
式中,qf為工況下的體積流量(m3/s);D為表體通徑;M為旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面積之比;d為旋渦發生體迎流面寬度(mm);f為旋渦的發生頻率(Hz);Sr為斯特勞哈爾數。從上式可以看出,旋渦流量計也有缺點,即隨著使用時間的延長,管道內的積垢使參數d發生變化,從而影響到測量精度。但由于旋渦流量計的安裝較孔板方便,故可間隔二年左右將旋渦流量計拆下進行重新標定,以此來保證它的測量精度。
4、旋渦式流量計的使用
在寒冷的冬季,經常發生蒸汽孔板導壓管積液冰凍而影響蒸汽計量,嚴重時甚至漲壞差壓變送器的膜盒。因此,2002年公司在管徑100mm的蒸汽管上開始嘗試使用旋渦式流量計。使用結果證明,當管道中的蒸汽用量很小時仍能正確計量,但要防止管道震動頻率與流量計信號頻率無法區分情況的發生,否則將嚴重影響測量的準確度。
5、結語
在蒸汽的計量中,從計量精度上來說,旋渦式流量計比節流差壓式流量計所受的外界影響要小,帶給管道中蒸汽的壓損要遠遠小于孔板,且不論蒸汽用量的大小均能在表計上得到反映,同時*大地減小了日常維護量。但在大口徑蒸汽管道上的使用還有待進一步的使用驗證。