摘要:蒸汽流量的計(jì)量問題是流量計(jì)量的難點(diǎn)。文章通過分析蒸汽流量計(jì)量的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)影響蒸汽流量計(jì)量的主要問題，并提出提高蒸汽流量計(jì)量正確率的建議。
1蒸汽的特點(diǎn)
1.1飽和蒸汽流量計(jì)量中的“兩相流”問題"
　　在石油化工的生產(chǎn)中,會用到多種壓力等級的蒸汽，就蘭州石化而言，從10MPa到0.6MPa總共有十余種等級的蒸汽，這些蒸汽大多數(shù)屬于過熱蒸汽或飽和蒸汽，用干度(指飽和蒸汽中的含水量多少)來衡量過熱蒸汽或飽和蒸汽,其含水量可忽略不計(jì);干度差的稱濕飽和蒸汽，含水量最多可達(dá)30%，這就存在著蒸汽的“兩相流”問題。因?yàn)槿魏握羝��?jì)量儀表在計(jì)算飽和蒸汽流量時(shí)所用的設(shè)計(jì)壓力下的蒸汽密度值都采用其干度X=1時(shí)的數(shù)值，也就是干蒸汽的數(shù)值;同時(shí)，濕蒸汽因含有密度比干蒸汽大數(shù)百倍的液體水粒,在管道中流動時(shí)其速度要比干蒸汽小,這樣所測得的差壓值就低了，反映在儀表讀數(shù)、記錄上就存在著密度和流速受干度影響所帶來的疊加性的雙重負(fù)誤差，并造成濕飽和蒸汽計(jì)量難度。
1.2蒸汽密度隨溫度壓力變化
　　計(jì)量飽和蒸汽或過熱蒸汽常用質(zhì)量流量，單位為kg/h或th。質(zhì)量流量大小與蒸汽的密度有關(guān)，而蒸汽的密度又直接受蒸汽的壓力及溫度影響。在蒸汽計(jì)量過程中，隨著蒸汽壓力及溫度不斷變化，密度也隨著變化，使質(zhì)量流量也隨著變化。如果計(jì)量儀表不能跟蹤這種變化，就會造成計(jì)量誤差。在蒸汽計(jì)量過程中,一般都是通過壓力及溫度傳感器跟蹤蒸汽壓力及溫度變化來達(dá)到密度補(bǔ)償目的。飽和蒸汽的密度變化與其壓力或溫度成正比關(guān)系，因而單獨(dú)通過測壓力或測溫度都可以對飽和蒸汽進(jìn)行密度補(bǔ)償。過熱蒸汽的密度與其壓力、溫度成函數(shù)關(guān)系，而不是正比關(guān)系。過熱蒸汽的密度補(bǔ)償必須同時(shí)測其壓力和溫度。
1.3蒸汽流量計(jì)量中的高溫高壓問題
　　高溫高壓是蒸汽計(jì)量又一顯著特點(diǎn)，它造成大多數(shù)計(jì)量儀表難以適應(yīng),因而可供蒸汽計(jì)量的儀表種類不多。例如西固熱電廠輸送的過熱蒸汽，5.0MPa高達(dá)450℃以上。使用蒸汽計(jì)量儀表首先要考慮耐高溫、高壓，而且要求有良好的穩(wěn)定性、可靠性、密封性。
2影響蒸汽流量計(jì)量的主要問題
　　蒸汽的計(jì)量不同于其它流體如水、空氣等介質(zhì)，在實(shí)際測量中影響其正確測量的因素比較多,歸結(jié)起來主要有以下五個(gè)方面。
2.1量程比不足
　　量程比是指一個(gè)流量計(jì)能確保給定的精度和再現(xiàn)性的范圍內(nèi)，所能測量的最大流量和最小流量之比。量程比是基于實(shí)際的流速,蒸汽系統(tǒng)一般的最大允許速度為35m/s。而不同的流量計(jì)允許的最低流速是不同的，一般渦街流量計(jì)所能測量的最低蒸汽流速為2.8m/s，對于量程比不足的情況，應(yīng)采用大量程比的流量計(jì)或選擇多個(gè)流量計(jì)并聯(lián)。當(dāng)然，也不是量程比越大越好，而是在測量精度相當(dāng)?shù)那疤嵯?保證長期穩(wěn)定性和可靠性才是最重要的。
2.2.上下游直管段不足
　　對于傳統(tǒng)的渦街或孔板流量計(jì),其前后安裝直管段要求分別約為20D和5D。如果上下游直管段不足，則會導(dǎo)致流體未充分發(fā)展，存在旋渦和流速分布剖面畸變。流速剖面畸變通常由管道局部阻礙(如閥門)或彎管所造成,而旋渦普遍是由兩個(gè)或兩個(gè)以上空間(立體)彎管所引起的。上下游直管段不足也可以通過安裝流動調(diào)整器來調(diào)整,最簡單有效的辦法是采用對上下游直管段要求較低的流量計(jì)。
2.3蒸汽的密度補(bǔ)償不正確
　　為了正確計(jì)量蒸汽的質(zhì)量流量，必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化，即蒸汽密度補(bǔ)償。首先是補(bǔ)償精度的差異，測溫對補(bǔ)償精度影響較大。如采用相同精度等級的溫度和壓力感應(yīng)器,測溫誤差引起的密度差異要大于測壓誤差。其次是壓力測量影響因素,在蒸汽壓力的測量中,由于引壓管內(nèi)冷凝水的重力作用會使壓力變送器測量到的壓力同蒸汽壓力之間出現(xiàn)一定的差值。測壓誤差如果不予以校正，則會影響蒸汽密度的計(jì)算，引起流量計(jì)量的誤差。對于上述現(xiàn)象，可在二次表(流量計(jì)算機(jī)內(nèi))進(jìn)行零點(diǎn)遷移。最后是溫度測量影響因素，從流量計(jì)現(xiàn)場使用的情況來看，溫度測量誤差除了測溫元件的固有誤差之外,還同安裝的不規(guī)范有關(guān)。
2.4蒸汽干度的影響
　　目前,用于測量蒸汽流量的流量計(jì)大部分為體積流量計(jì),先是測得體積流量，然后通過蒸汽的密度計(jì)算質(zhì)量流量，也就是假定蒸汽為完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，如果不考慮蒸汽干度的影響，得出的數(shù)據(jù)會低于實(shí)際的流量。因此流量計(jì)的二次儀表(流量計(jì)算機(jī))應(yīng)該具有設(shè)置飽和蒸汽干度的功能。但在實(shí)際工況下確定蒸汽的干度也很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計(jì)入口處的蒸汽品質(zhì)，則能改進(jìn)蒸汽流量計(jì)的測量精度。
2.5差壓傳送誤差
　　一是零點(diǎn)漂移。差壓變送器安裝到現(xiàn)場投用后，往往發(fā)現(xiàn)零位輸出與校驗(yàn)時(shí)的零位輸出不一致。這種零位輸出偏離稱為靜壓誤差。二是引壓管布置不合理。引壓管線應(yīng)保證合理的坡度使管內(nèi)可能出現(xiàn)的氣泡較快地升到母管內(nèi),管內(nèi)出現(xiàn)的雜質(zhì)等就可以較快地下沉到排污閥。
3如何提高蒸汽計(jì)量的準(zhǔn)確性國
3.1對蒸汽計(jì)量儀表進(jìn)行正確選型
　　選擇蒸汽流量計(jì)量儀表，首先要考慮量程問題。有些是冬季用汽量相對大，而夏季用汽量相對較小，用汽量相差過于懸殊，那么蒸汽計(jì)量儀表在保證測量正確率的前提下,蒸汽計(jì)量儀表的流量范圍就難以適應(yīng)。因此，要明確最小流量(不是零)及最大流量,在此基礎(chǔ)上選擇符合相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)量儀表。
3.2對蒸汽計(jì)量儀表進(jìn)行正確安裝
對于任何計(jì)量儀表都必須安裝正確，否則就無法正常工作。正確安裝蒸汽計(jì)量儀表，必須做到五點(diǎn)。
①在所要安裝計(jì)量儀表的前后必須留有足夠長的直管段。
②蒸汽計(jì)量儀表不能安裝在整套管路最低處。
③必須高度重視冷凝器的安裝:兩個(gè)冷凝器必須處于同一水平上,冷凝器的作用是使導(dǎo)壓管中被測蒸汽冷凝;并使正、負(fù)導(dǎo)壓管中的冷凝液面有相等高度;還必須保持長期穩(wěn)定;還要充分考慮維護(hù)、拆換、吹掃便利。
④導(dǎo)壓管長度最好在16m以內(nèi)，內(nèi)徑最好選用中10mm~016mm有防堵塞為好。導(dǎo)壓管全程保溫并確保正、負(fù)管處于同等溫度以免密度變化引起誤差。
⑤裝測溫元件地方最好在節(jié)流件下游側(cè)10D以外處,在管道或正壓管上取壓時(shí)，如壓力變送器裝在節(jié)流裝置下方，必須對壓力變送器的管路液柱值進(jìn)行修正，以提高計(jì)量正確率。
4蒸汽流量計(jì)在企業(yè)實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題我公司
　　 蒸汽流量計(jì)量主要是以差壓式流量計(jì)占多數(shù)，如:孔板流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)等。在實(shí)際應(yīng)用中,發(fā)現(xiàn)我公司接西固熱電廠“中壓蒸汽量差偏大，通過對供接雙方計(jì)量表選型、安裝及儀表內(nèi)部參數(shù)設(shè)置等進(jìn)行查看核實(shí)后,發(fā)現(xiàn)我方計(jì)量監(jiān)督表在安裝方面存在以下問題:--是引壓管有滲漏現(xiàn)象;二是伴熱管溫度偏高，且距離引壓管太近，所以.造成計(jì)量誤差偏大。于是對引壓管滲漏進(jìn)行了密封處理,并對伴熱管的位置做了合理性的調(diào)整。通過2012年幾個(gè)月的觀察比對,量差基本控制在允許誤差范圍之內(nèi)。計(jì)量儀表誤差比對圖、表分別見圖1、表1.
 
5對蒸汽計(jì)量儀表的維護(hù)
　　蒸汽計(jì)量儀表在長期運(yùn)行后,無論管道還是節(jié)流裝置都會發(fā)生變化，如結(jié)垢、磨損、腐蝕等;節(jié)流件是依靠結(jié)構(gòu)形狀及尺寸保持信號的正確率,任何幾何形狀尺寸的變化都會給測量帶來誤差。而測量誤差的變化并不能從信號中覺察到,因此必須對節(jié)流件進(jìn)行定期檢查;由于儀表長期處在高溫、高壓的水蒸汽環(huán)境中，很容易造成表件損壞、銹蝕、雜質(zhì)阻塞等情況,因此需要經(jīng)常維護(hù)和定期檢修;引壓管線應(yīng)定期檢查維護(hù)，確保無泄漏無堵塞,引壓管的內(nèi)徑與被測流體的性質(zhì)和引壓管總長度有關(guān)。為了避免正負(fù)壓引壓管內(nèi)介質(zhì)溫度不一致,導(dǎo)致密度出現(xiàn)差異，引起傳送失真，正負(fù)引壓管應(yīng)盡量靠近布置。當(dāng)用于室外或嚴(yán)寒地區(qū)時(shí),引壓管中的液體可能會結(jié)冰,因此如有需要伴熱保溫，應(yīng)避免將伴熱管直接繞在引壓管上,導(dǎo)致介質(zhì)部分汽化，出現(xiàn)虛假誤差。
　　由于我們的企業(yè)是連續(xù)生產(chǎn)性質(zhì)的,計(jì)量儀表的維護(hù)、檢修一般是與大檢修同步進(jìn)行。在公司大檢修期間，要對孔板差壓式蒸汽流量計(jì)進(jìn)行檢查,特別要檢查孔板開口的圓面是否銹蝕，有沒有附著臟物，要進(jìn)行清洗，對銹蝕嚴(yán)重的孔板要更換。如果幾何尺寸變化不大仍可繼續(xù)使用,也應(yīng)根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)對設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以保證測量的正確。
6結(jié)束語
　　蒸汽的計(jì)量是一個(gè)困擾企業(yè)計(jì)量人員的難題，找到了一些規(guī)律性的東西，也為我們解決蒸汽計(jì)量問題找到了一些辦法，但我們還是感覺蒸汽的計(jì)量還有許多待解決的難題，我們將在以后的工作實(shí)踐中不斷總結(jié),為更好地解決這一問題不懈努力。

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