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在蒸汽测量中涡街流量计如何提高测量精度分析

涡街流量计用于蒸汽计量时选型、安装应注意的问题。对采用温度、压力补偿的方法进行了讨论。对温度、管径变化引起仪表常数变化所造成的测量误差进行了分析,指出了修正方法,并就有关蒸汽实际测量中的一些具体问题提出了讨论。
1.1 流量计选型
原则是以流量选口径,但要满足以下两个条件。
1.1.1 管道雷诺数的要求
涡街流量计是通过检测流体经过旋涡发生体处产生的旋涡数(即旋涡频率)而求得一段时间间隔内流过的流体总量,如下式所示。
http://www.sanchangyb.com/d/file/news/hy/2016-04-26/1874c88aaaf28219d18726dd9c39bc75.jpg
当雷诺数Re 在2×104~7×106之间时,式中斯特罗哈尔数St基本为一常数,流量计获得的频率与流体的流速成正比关系,这是仪表的正常工作范围,超出这一范围,流量计的测量精度就会降低。当Re<5000时为测量死区。
1.1.2 蒸汽在管道流速的要求
由于涡街流量计是通过测量旋涡的释放频率达到测量流量目的的,所以流体的流速应有限制,不同的口径有不同的流速要求。一般型涡街流量计测量的技术指标是,管道通径为DN15~300mm时,测量蒸汽的最大流速为80m/s(选型时常按最大流速的0.8选取)。流速过大易产生啸叫,并容易使涡街的传感器损坏。流速的下限要求是,保证测量的精度,当管道通径为DN15~100 mm时,最小流速一般取3m/s或雷诺数为20000时的流速的较大值;当管道通径为DN150~300mm时,一般取3m/s或雷诺数为40000时的流速的较大值。
1.2 流量计安装
原则是保证直管段,避开振动源及电磁干扰。直管段具有整流的作用,保持一定的直管段就是保持蒸汽的在管道的流动状态。
1.2.1 测压口位置的安装选择
在贸易结算时一般按蒸汽的质量进行结算,要将蒸汽的体积流量换算成质量流量,必不可少的是测量出旋涡发生体处蒸汽静压力,此处静压力由于流速较高,比涡街流量计上游管道内蒸汽压力低一些。
若在此处准确地测量静压力,由于多种原因有一定困难。但在流量计下游一定距离的管道上,测量到能与发生体后面传感器处的静压相等或接近的静压,是一个可行的方法,也符合GB/T 2624-1993标准中4.4.1条规定“流体的静压应在上游或下游取压口平面处测得”。一般合适的距离为从流量计下游法兰算起2~7倍管道内径。
1.2.2 测温口位置的安装选择
GB/T2624-1993标准中规定“流体温度最好在节流件下游测得”,“如温度计插孔或套管位于下游,它与节流件之间的距离等于或大于5D”。测温口一般位于测压口下游的1~2倍管道内径处。
一、涡街流量计的密度补偿要科学准确:
为了正确计量蒸汽的质量流量,必须考虑蒸汽压力和温度的变化,通过流量积算仪对蒸汽密度进行补偿。测量蒸汽温度的铂电阻一定要规范安装:测温铂热电阻插入管道中心位置、铂热电阻安装在流量计下游的5倍管径处、安装铂热电阻的管道位置采取保温措施等,确保测得的温度数值准确。在蒸汽压力的测量中一定要注意,如果采用引压管引压,必须进行零点迁移(因为引压管内冷凝水的重力作用会使压力变送器测量到的压力与实际压力之间出现一定的差值,引起密度补偿的误差),涡街流量计也可在流量积算仪内进行修正。压力变送器安装在涡街流量计下游的4倍管径处,压力变送器前的阀门、密封垫应完好畅通,以保证蒸汽压力的准确测量。如果采用设定压力、温度进行补偿,所设定的数值应力求接近实际,否则误差很大,一般不建议采用。
在流量积算仪中要正确设定涡街流量计的运行状态,这对蒸汽费用的正确计算至关重要。对于蒸汽状态不好明确判断的使用场合,建议采用智能型流量积算仪,配合铂电阻、压力变送器进行温度、压力补偿,这样所计量的蒸汽质量流量最准确。
二、涡街流量计上下游直管段的正确安装
对于传统的涡街流量计,其前后安装直管段要求分别为20倍管径和5倍管径(这是流量计的前面无阀门等障碍物的技术要求;有障碍物还要增加直管段,具体见厂家的说明书)。如果上下游直管段不够,就会导致管道内蒸汽流动未充分发展,在流速分布剖面发生畸变。用户可通过在涡街流量计前安装流动调整器或增加直管段来调整管道的流速分布,使涡街流量计处的流体为充分发展状态。对于一些大口径涡街流量计,满足上下游直管段的安装要求更为重要。
三、涡街流量计的量程比要合理
量程比是指一个流量计在能确保给定的准确度范围内,所能测量的流量和最小流量之比。用户要根据自己的实际使用量选择流量计,理论上待选蒸汽流量计的量程要完全覆盖用户的使用量程。超过流量上限和低于流量下限使用都会造成蒸汽流量计计量的严重不准。比如:实际平均流量为5t/h的涡街蒸汽流量计,一般应选择口径为150mm的涡街流量计,但是当流量降低到0.3t/h或超过15t/h时,流量计就会出现严重计量失准。
四、现场存在的振动和电磁干扰应避免
蒸汽计量中应用最多的涡街流量计受设计原理的影响,对机械振动比较敏感,计量结果易受振动干扰,应对蒸汽流量计前后管段作可靠的支撑设计,加装振动缓冲部件,如管道振动不可避免,应选用抗干扰能力相对强的蒸汽流量计(如气体超声波流量计、智能式涡街流量计、差压式流量计等)。如果蒸汽流量计现场存在振动干扰,就会对在用的涡街蒸汽流量计产生低频率的脉冲信号影响,蒸汽流量计就会将这些脉冲作为流量信号传递给流量积算仪,形成累计流量,导致部分涡街蒸汽流量计在一段时间不用蒸汽的情况下仍然会有一定量的数值累计。这就是“不用汽而流量计走字”的原因,因此蒸汽用户在不用蒸汽的情况下,也要与供汽单位共同记好表底,防止蒸汽流量计“空跑”。
五、定期依法检定很重要
《计量法》和《用能单位能源计量器具配备和管理通则》中明确说明:强制检定的计量器具和能源计量器具应定期检定,凡经检定不符合要求的计量器具一律不准使用。蒸汽流量计必须定期检定,这是保证蒸汽流量正确计量的前提。因此,广大用户每年都要将使用的蒸汽流量计等送到当地法定计量技术机构进行计量检定。如果蒸汽流量计检定合格,而实际使用却感觉“计量不准”,这时用户就要从仪表是否正确安装、选型、仪表运行状态设置、外界干扰、蒸汽的实际状态是否有变化等方面寻找解决问题的方法。
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