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关于提高孔板蒸汽流量计准确度的措施

摘要:炼油厂有很多加热装置,蒸汽是多而普遍的热源,虽然测量蒸汽的仪表种类繁多,但随着装置效率和自动化的提高,对蒸汽流量计的准确度要求更高。针对孔板流量计,结合多年在现场流量计的应用经验,提出以下几点提高蒸汽流量计准确度的措施:
1.标准节流装置必须按照SY/T6143-2004的标准规定的制造与安装;
2.采用可换孔板装置与定值节流装置;
3.采用合理的流量积算方案。通过实施以上措施可持续保持蒸汽流量计的准确度。
蒸汽是一种重要的能源,在炼油行业中有着非常广泛的应用,然而蒸汽的计量问题一直都是计量中的难点。由于品牌影响力,在国内很多用户都认为高品质的流量计能够确保计量的准确度,这种忽略实际情况的依赖会增加核算成本。蒸汽流量的计量受诸多因素的影响,根据多年在现场的应用经验,可采取以下措施提高蒸汽计量的准确度。
1.标准节流装置的制造与安装
适合蒸汽应用的流量计有:涡街流量计、孔板流量计、透平流量计(包括旁通流量计)、变面积流量计、弹簧负载变面积流量计、直接在线(DIVA)变面积流量计、毕托管流量计。孔板流量计具有结构简单、精度高、成本低的优点,因此应用较广。利用标准节流装置测量蒸汽流量时必须严格按照SY/T6143-2004标准规定的各项技术指标,对标准孔板节流装置进行设计、加工制造、检验、安装和使用。孔板的直角边缘长期受介质冲刷会被磨损,特别是带有杂质的介质磨损更严重,这会影响孔板流量计的精确度,因此应定时对孔板直角入口边缘尖子度和测量管内壁粗糙度进行检验。图1为孔板流量计示意图。
1.1孔板前后直管段长度的保证
正确选型是确保流量计准确度的前提,这需要考虑介质种类、介质状态、介质温度、管道通径、安装方式和输出信号的因素。一旦选好型,在安装时应特别注意在孔板流量计的上下游提供足够的直管段,这可使流量计出入口的介质流型不受干扰。现场确定节流件上游侧直管段长度的要求时,应分三个方面考虑,首先考虑节流件上 游侧第一阻流件与节流件的直管段是否符合要求;其次考虑节流件上游侧第一阻流件与第二阻流件之间的直管段距离是否符合要求;最后,考虑第二阻流件以上各阻流件与孔板之间直管段是否符合要求。对于确定节流件下游侧直管段长度的要求时,只须考虑节流件下游侧第一阻流件与节流件的直管段是否符合要求。当直管段的长度小于零附加不确定度值时,且等于或大于0.5%附加不确定度值时,应对节流装置的测量不确定度算术相加0.5%。
1.2直管段的表面粗糙度
对孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、文丘里喷嘴直管段的表面粗糙度是指在节流件上游10D范围内有关粗糙度的规定。孔板上游管道的内表面相对粗糙度应满足要求。经典文丘里管上游至少等于2D的长度范围内,上游管道相对粗糙度Ra/D<=3.2*10-4
1.3管道的圆度
在所要求的最短直管段长度范围内,管道横截面必须是圆的。直管段可以是有缝钢管,但内部焊缝与管子的轴线平行,并且满足所有节流件对管道的特殊要求。焊缝的高度不大于允许的台阶。焊缝不得位于任一单独取压口为中心的30°扇区内。
2.采用可换孔板装置与定值节流装置
可换孔板节流装置是一种新型节流装置,节流元件精确地安装在固定的座体内(座体通过法兰与管道连接),在不拆动管道或不停止流体输送的情况下,可方便地提升孔板,进行检查、清洗或更换,从而保证了计量准确度。采用液压升降的装置,孔板提升轻便,特别适用于大口径孔板。这种节流装置还配有清洗室和清洗机构,为解决污垢介质,特别对蒸汽的准确计量提供了有效手段。
定值节流装置改变了现有节流装置根据计算结果加工其孔径的方法,对每种通径测量管道配以有限数量的节流件,孔径系列按优先数系选用,每种通径配3~5种不同孔径比值的孔板。
标准孔板存在的缺点是入口直角锐利度易在流体冲刷下发生钝化。据估计,钝化严重的可能使流出系数偏移1%~2%,钝化后其流出系数较为稳定,这在流量计算中给孔板入口直角锐利度的精确修正带来很大的困难。标准喷嘴的流出系数是稳定的,另外,在同样流量和相同值时喷嘴的压力损失只有孔板的30%。
3.采用合理的流量积算方案
根据蒸汽计量工况条件,应采用对压力、温度对流量自动部分补偿或全补偿的积算方案,用智能差压变送器、压力变送器、温度变送器和流量计算机组成在线检测系统,使温度和压力变化得到补偿,可以提高测量准确度,降低流态脉动(或波动)引起的流量测量附加误差。孔板流量计量程比一般为1∶3,而实际测量蒸汽流量变化有时会超过这个范围。在这种情况下,其测量准确度显著下降,如果采用定值节流装置,宽量程智能差压变送器与流量计算机配套使用,可方便地扩展流量量程或迁移量程,进而实现传统标准孔板流量计的智能化。
4.结束语
孔板流量计从设计、制造到安装使用的要求都很严格,任何一个环节的失误都会对测量结果产生很大的误差,但是孔板流量计发展较早,技术成熟,标准化程度最高,严格遵循SY/T6143-2004 标准的规定,它的精确度是可保证的。
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