机械知识西森自动化推出过热蒸汽计量系统

工作原理

过热蒸汽蒸汽是比较特殊的介质，1般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是常见的动力能源，经常使用来带动汽轮机旋转，进而带动发机电或离心式紧缩机工作。过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温取得，其中绝不含液滴或液雾，属于实际气体。过热蒸汽的温度与压力参数是两个独立参数，其密度应由这两个参数决定。可由过热蒸汽密度表查得。过热蒸汽在经太长距离输送后，随着工况(如温度、压力等)的变化，特别是在过热度不高的情况下，会由于热量损失温度下降而使其从过热状态进入饱和或过饱和状态，转变成为饱和蒸汽或带有水滴的过饱和蒸汽。饱和蒸汽突然大幅度减压，液体出现绝热膨胀时也会转变成为过热蒸汽，这样就构成汽液两相流介质。

丈量分析

目前使用流量仪表丈量蒸汽流量，丈量介质都是指单相的过热蒸汽或饱和蒸汽。对相流常常变化的蒸汽，肯定会存在丈量不准确的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过热度，尽可能减少蒸汽的含水量，例如加强蒸汽管道的保温措施，减少蒸汽的压力损失等，以提高蒸汽丈量的准确度。但是这些方法其实不能完全解决蒸汽流量丈量不准确的问题，解决这1问题的根本办法是开发1种可测两相活动介质的流量仪表。当蒸汽的工作状态偏离设计状态，流量示值将产生误差。对流量丈量也产生影响，所以蒸汽流量的丈量需要采取补偿措施，并且因蒸汽的状态变化补偿因素也比较复杂。过热蒸汽的密度由蒸汽的温度、压力两个参数决定，而且在参数的不同范围内，密度的表达情势也不相同，没法用同1通式表示，所以不能取得统1的密度计算公式，只能个别推导求得温度、压力补偿公式。在温度、压力波动范围较大的场合，除进行温度、压力补偿外，还需要斟酌对气体膨胀系数的补偿。不管采取何种流量计检测饱和蒸汽的流量，在蒸汽压力波动的条件下工作，必须采取压力补偿措施，这是由于在流量方程中，都含有蒸汽密度的因素，工作条件与设计条件不1致时，读数会产生误差，误差的大小和工作压力与设计压力偏差的大小有关，p实>p设将出现负误差，否则将出现正误差。蒸汽的干度条件是关系到能否准确计量蒸汽流量的重要条件，目前正在研制在线蒸汽干度检测仪表，待干度仪表利用于蒸汽流量计量与补偿系统，势必进1步提高计量的准确性。目前应采取以下3项措施：(1)输送蒸汽的管路必须有良好的保温措施避免热量损失。(2)在蒸汽管路上要逐段疏水，在管道的最低处及仪表前的管道上应设置疏水器，及时排出冷凝水。(3)锅炉操作中应避免出现汽包液位太高现象，尽可能减少负荷出现大的波动。

解决方案利用分析

过热蒸汽流量仪表的选型对照

目前，工业用流量仪表种类多达60余种，主要有涡街流量计、差压式(孔板流量计、均速管、弯管。V锥流量计、分流旋翼式流量计、阿牛巴流量计、浮子式流量计等。而历史上还没有1种对任何流体、任何量程、任何活动状态和任何使用条件都适用的流量仪表，任何流量仪表都有它特定的适用性，也有其局限性。如果流量仪表选择不当，流量肯定丈量不准。但流量丈量是1种复杂的技术，而流量仪表种类繁多，即便针对某1肯定的利用，选择1款适合的流量仪表也就变成1项技术性很强的工作，需要在做出终究选择之前仔细而深入地斟酌和权衡许多与丈量问题有关的因素。因此，仪表的正确选型是仪表正常使用的关键，实际利用中，太多的故障是由于仪表的选型不公道酿成的，详细了解现场利用的工况条件及介质参数，选择适合的压力，温度，防护，防爆等级及材质，结构方式，以保证仪表能运行在最好状态。

蒸汽计量在选择流量仪表时应斟酌5个主要因素：丈量方法、性能要求和仪表规范、被测流体特性、环境条件、经济条件(购置费用、安装费用、运行费用、校验费用、保护费用)。在我们的实际工作中，不管工矿企业上是用于生产的集中供热工作中，使用最多的是孔板式(喷嘴式)流量计V锥流量计和涡街流量计，在此以这两种流量计为例加以比较说明：

差压式流量计

差压式流量计是由安装于管道中的流量检测件(即产生差压装置，简称1次仪表)产生的差压，已知的流体条件和1次仪表与管道的几何尺寸来计算流量的仪表，由差压装置、引压管和差压计3部份组成。这类以孔板流量计为代表的差压式流量计利用历史悠久、标准化程度高，利用10分普遍，可没必要实流标定、差压显示仪表的标准化和系列化和通用化程度高、理论精度高、利用范围广和适应性强、初始投资费用低。但经过实际利用宝宝白色糠疹图片，发现孔板流量计也存在不足：

①利用中许多因素(设计参数与工况参数不符，上游直管段长度不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，锐角磨损等)对其丈量精度有非常大的影响，使其丈量误差增大，导致精确度下降。特别是要常常对差压变送器进行校验，以保证零点的准确，并常常对3通阀门进行检查，避免产生梗塞而致使的计量失准。

②安装工程量大，较为麻烦，且要求高，需常常保护及拆洗的工作量较大。

③需配差压变送器使用，增加了保护的工作量，另需敷设导压管，且在冬季需对导压管进行保温，不可以安装在室外。

④流量量程比为1∶3～1∶4范围度低，对小流量的丈量困难，流量范围窄。

⑤压力损失较大，刻度非线性，运行费用高。

涡街流量计

涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的1种新型流量计。70至80年代是涡街流量计迅速发展时期，开发出众多类型阻流体及检测性的涡街流量计，并大量投放市场。我国涡街在发展高峰期，曾到达数10家，应当说，涡街流量计尚属发展中的产品，但由于它具有其它流量计不可兼得的优点，使用涡街流量计的比例大幅度上升，已广泛用于各个领域，将在未来流量仪表中占主导地位，是孔板流量计的理想替换产品。它具有以下特点：

①结构简单牢固，丈量部份无可动部件，长时间运行10分可靠。

②保护量少且保护10分方便，安装费用低。

③输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高，并方便与计算机联网。

④利用范围广引起白斑病原因是什么，适用于各种气体、蒸汽和液体的流量丈量。

⑤流量丈量范围宽，量程比可达1∶10。

⑥压力损失小，运行费用低，更具节能意义。

⑦在1定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化影响，仪表系数仅与旋涡产生体的形状和尺寸有关，丈量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表的系数。

但该流量计也存在1定的局限性：

①涡街流量计是1种速度式流量计，旋涡分离的稳定性受流速影响，故它对直管段有1定的要求，1般是前10D、后5D。

②丈量液体时，上限流速受压损和蔼蚀现象限制，1般是(0.5～8)m/s。

③丈量气体时，上限流速受介质可紧缩性变化的限制，下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制，蒸汽是(8～25)m/s。

④应力式涡街流量计对振动较为敏感，故在振动较大的管道安装流量计时，管道要有1定的减震措施。

⑤应力式涡街流量计采取压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，1般为(⑷0～+300)℃，丈量温度不高于400℃，否则探头极易因老化而失准。

⑥抗电磁干扰和射频干扰差。

⑦当流体介质为两相流或脉动流时对丈量有影响。

系统所需的配套仪表

1、孔板流量计+差压变送器+压力变送器+智能双补偿流量积算仪+温度传感器（用于积算）1、孔板流量计+差压变送器+压力变送器+智能双补偿流量积算仪+温度传感器（用于积算）

2、V锥流量计+差压变送器+压力变送器+智能双补偿流量积算仪+温度传感器（用于积算）

3、涡街流量计（250度以上）+高温型压力变送器+智能双补偿流量积算仪+温度传感器（用于积算)

系统示意图

过热蒸汽计量系统示意图