摘要: 随着工业自动化的发展,计量仪表自动化是不可缺少的一部分。在蒸汽发生、运送、使用中,蒸汽计量是很重要的一项工作。由于蒸汽的状态较为特殊,影响蒸汽流量计量准确性的因素繁多,这也是蒸汽计量难以获得准确数据的原因,特别是在冶金企业,蒸汽计量多年来一直困扰着钢铁计量人。多样化流量计的研发、生 产、应用为蒸汽计量做出了积极贡献。文章通过阐述流量计的分类及发展历史,统的分析了蒸汽流量计量的特点,指出了影响蒸汽流量计量的主要问题,提出了提高冶金企业蒸汽流量计量准确性的对策和建议。
流量计广泛应用在各种领域中,在冶金行业生产过程中,离不开各种能源介质的消耗,同时也就离不开各种能源介质的流量计量,流量计计量的准确与否也是企业安全生产的重要环节。目前冶金行业较为常见的流量计为超声波流量计、电磁流量计、巴类流量计、涡街流量计、孔板流量计。
1 流量测量仪表的分类
在实际应用中的流量计量仪表类型众多,不同类型的仪表具有不同的特点。按测量原理、结构原理等可分两大类:
( 1) 根据测量原理可分以下几个小类: 力学原理、电学原理、声学原理、热学原理、光学原理等,如
涡街流量计,
电磁流量计、
超声波流量计、热量式流量计、光电式流量计;
( 2) 按结构原理可分以下几个小类: 容积式流量计、叶轮式流量计、差压式流量计、流体震荡式流量计等。
2 蒸汽流量计量的特点
2. 1 饱和蒸汽流量计量中的 “两相流”
饱和蒸汽通常用其含水量来对蒸汽的质量好坏进行评价,又称蒸汽的干度。目前干饱和蒸汽是质量非常好的蒸汽类型,其含水量基本上可以不予考虑。然而当湿饱和蒸汽中的干度差超过 30% 时,饱和蒸汽就极易出现 “两相流”问题。当湿蒸汽流量与干蒸汽管道的流量相比很小时,测得的压差就很小。反映在仪表读数上,记录了干度和速度的影响,导致湿饱和蒸汽的测量困难。
2. 2 蒸汽流量计量中的 “蒸汽密度补偿”
饱和蒸汽的流量通常为 kg /h 或 t /h,蒸汽密度直接对质量流量产生影响,而蒸汽的温度和压力也同样会影响蒸汽的质量流量。因此,在对蒸汽进行计量的过程中,随着温度和压力的不断变化,其密度也会发生变化,非常终导致蒸汽质量的变化。当在对蒸汽计量的过程中,如果所用的测量设备不能实时监测这种变化,就会导致计量不准确。然而,通过相应传感器对这种变化进行监测,可以达到对密度补偿的目的,从而提高蒸汽计量的准确性。
3 企业在蒸汽流量计量中的常见问题
蒸汽在测量方法上与其它流体的测量存在一定的差异。通过相关研究,在日常的测量中影响蒸汽流量计量准确性的主要因素包括以下几个方面。
3. 1 流量计量程比不足
量程比是流量计在给定精度和再现性范围内可测量的非常大流量和非常小流量之间的比值。为了防止大流量的冲击和振动,蒸 汽 管 道 系 统应设置一定 的 非常 大 流 量。蒸汽系统的非常高允许速度一般为 35 m /s,较高的流量会引起系统腐蚀和噪声。
3. 2 管道上下游直管段不足
对于传统的涡街流量计或孔板流量计,前后直管段的安装要求分别为 20D 和 5D。计量设备不得安装过高或过低。如果前后长度不够长,很可能内部气流无法形成稳定的压力源。有些地方有漩涡或混流。在这些地方,气流的方向是不稳定的,因为它是在一个拐点或由一个凸起的障碍物阻塞。
3. 3 流量计对蒸汽密度补偿不正确
为了正确计量蒸汽流量,必须考虑蒸汽压力和温度的变化,即蒸汽密度补偿。在蒸汽流动过程中,许多因素都会发生变化,因此要注意总压和内部温度的变化。根据计量设备性能的不同,对密度的要求和影响也不同。计算时应调整间隙,否则误差范围大。目前非常常用的方法是靠人的经验来判断。需要注意一方面是计量设备误差,不可避免。而人为操作不到位也是原因之一。
3. 4 蒸汽自身干度的影响
在蒸汽计量时,在蒸汽的测量过程中,一般设定的计算状态是一种理想状态,与实际的测量状态存在一定的偏差。例如,在测量过程中,将气体的湿度假定为零,然而实际测量中的气体的湿度绝不可能为零。这就导致在实际的测量过程中往往测定的数值偏低。但是,目前所采用的蒸汽流量计大多为容积式流量计。因此,在数据的测量中会存在一定的误差,从而影响蒸汽流量计量的准确性,因此干度的测量是蒸汽流量计量中应该增加的数据之一。然而,在实际条件下很难确定蒸汽干度。如果能改善蒸汽流量计进口的蒸汽质量,就可以提高蒸汽流量计的测量精度。
4 提高蒸汽流量计量准确性的改善措施
4. 1 正确选择蒸汽流量计
选择蒸汽流量计时应充分考虑计量范围。蒸汽流量计计量异常的主要原因之一是量程不满足要求。蒸汽使用分为旺季与淡季,由于所用蒸汽量差异较大,一般蒸汽流量计的计量范围难以适应。流量的测量范围必须明确,在此基础上,应根据相关运行参数选用自动调节量程的自动化蒸汽计量流量计,以充分发挥其作用。
4. 2 蒸汽流量计的合理安装
任何蒸汽流量计必须正确安装,否则不能正常工作。为了正确安装蒸汽流量计,必须注意蒸汽流量计安装前后的直管段。蒸汽流量计不能安装在整个管道的非常低部分。注意冷凝器的安装,两个冷凝器必须在同一水平面上。不允许泄漏,以提高计量精度。
4. 3 定期检查维护
长期使用的蒸汽流量计在运行和使用过程中,应严格按照相应的标准程序对磨损情况进行检查和维护。首先,按正确的顺序操作每台仪器,按操作流程投入运行。其次,在使用蒸汽流量计的过程中,应定期进行检查。无论何种蒸汽流量计,长期运行都会出现腐蚀、磨损等现象。因此,在蒸汽流量计的正常运行中,有必要对外形进行日常检查,或定期收集测量数据进行分析比较,同时通过曲线进行校核。如有异常情况,必须对问题进行分析并及时处理。
4. 4 取样管路保温与定期排污
蒸汽流量计不同与其他介质流量计,在不同的环境中,蒸汽的干度受外界环境影响也比较大,所以对蒸汽流量计的取样管保温也就十分必要,要确保蒸汽取样管保温完好,避免出现冬季冻坏取样管路,影响计量。定期排污,取样管中会积存出游离水和污垢,这种状态会影响流量计的正常工作,要定期排掉。
5 蒸汽流量计量的发展趋势
随着科学技术的快速发展,相关企业对蒸汽流量计量的准确性及可靠性的要求越来越高。因 此,应当在提高流量测量的可靠性及准确性方面加大投入力度。这就要求研究人员在流量计的设计上要大胆。在以往经验的基础上,采用高可靠性的传感器和电子元器件,并根据可靠性原则尽量减少或移动电子元器件。伴随着工业自动化的不断发展,蒸汽流量自动化计量是其发展的必然势,采用先进的信号处理技术、信号传输技术等国内外先进技术,使流量测量仪表更加先进。大大提高流量计对被测介质和环境的适应性。自动流量计量作为工业生产的重要组成部分,其创新和完善是必然的。利用高新技术促进流量计越来越智能化,使操作更加方便,功能更加强大,促进工业企业的快速发展。
6 结束语
冶金企业中蒸汽是重要消耗的能源之一,对安全生产及提高生产质量起到至关重要的作用,准确的计量蒸汽对企业的降本增效起到重要作用,因此在实际的生产过程中,要注重蒸汽流量计的选型,严格根据现场的环境制定流量计的参数,根据现场的管线选择合适的安装位置,以及做好日常的巡检和维护工作,从而能够更好的提高蒸汽流量计的准确性。