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鍋爐蒸汽渦街流量計流量計量問題分析 鍋爐是各種工廠都有的,計量不準確,就會浪費大量的燃料.鍋爐產(chǎn)出的蒸汽正確計量,一直以來,對介質本身,如對汽中含水的計量關注較多.探討蒸汽相變對流量測量的影響,流量計的安裝[2]等等,而如今,智能儀表的迅速普及,對工藝參數(shù)的準確及不同制造廠智能儀表參數(shù)的調校已成為儀表測量準確性必須關注的一大課題.本文結合最近出版的《流量測量方法遠程診斷集錦》一書,對此作了分析,下面予以解讀.1 鍋爐產(chǎn)汽量比進水量大2%（因進水流量水溫比設計低50℃,未補償、修正）1.1 存在問題青島某熱電廠一臺220t/h直流鍋爐,產(chǎn)汽流量比進水量大2%,做了各項檢查校驗均無果.1.2 分析與診斷在設計上,產(chǎn)汽流量和進水流量均用孔板流量計.鍋爐一直滿負荷運行,工況穩(wěn)定.因是直流鍋爐,產(chǎn)汽流量應與進水流量相等.就流量計的精確度等級而言,因孔板流量計測量蒸汽流量,系統(tǒng)不確定度能達到1.5%,測量水流量,系統(tǒng)不確定度能達到1%,兩套表之間極限誤差能達到±2.5%已屬正常.但為什么有的系統(tǒng)相差比較大呢？是否還有其他原因造成呢？于是,對孔板計算書進行復算,并對兩套流量測量系統(tǒng)的方方面面作了較全面的調查,均未發(fā)現(xiàn)問題.最后,當問到實際運行的工況參數(shù)與孔板計算書上的設計參數(shù)是否偏離時,提問者解釋除氧水在進流量計之前,因高溫加熱器未開,所以水溫比設計溫度低50℃.由于該套進水流量計未帶溫度補償,查閱了水的密度表,除氧水在溫度低了50℃后,其密度增大4%,從而使水流量示值偏低2%.1.3 討論（1）差壓式流量計用來測量水流量時,由于流體密度偏離設計值,引入的誤差可以用下面方法計算.差壓式流量計的一般計算公式為: （1）式中　qm—質量流量,kg/s;β—直徑比,β=d/D;d—工作條件下節(jié)流件的孔徑,m;D—工作條件下上游管道內(nèi)徑,m;Δp—差壓,Pa;C—流出系數(shù);ε—可膨脹系數(shù);ρ—上游流體密度,kg/m3.對式（1）qm、Δp、ρ1三個參數(shù)是變量,對已確定的同一臺儀表C、ε、β、d是固定的,π是圓周率可歸納為儀表系數(shù)k,則式（1）可改變?yōu)槭剑?）. （2）式中　qm—質量流量,kg/s;k—儀表系數(shù),Δp—差壓,Pa;ρ1—節(jié)流件正端取壓口平面上的流體密度,kg/m3.而儀表按孔板計算書所設置的數(shù)據(jù)之后所顯示的流量卻為: （3）式中　q'm —儀表顯示的質量流量,kg/s;ρ1d—設計狀態(tài)流體密度,kg/m3;其余符號的意義同式（1）.于是,由于流體密度偏離設計值所引起的示值誤差為: （4）當ρ1=1.04ρ1d時,Eρ≈-2%.（2）這是個典型的液體密度偏離設計值,從而產(chǎn)生流量測量誤差的例子,上面所做的分析對其他液體也適用.（3）解決方法及實效用戶將水流量測量結果乘上1.02的校正系數(shù)后,就與蒸汽流量顯示值相符,從而使困擾儀表人員很長時間的難題得以解決.2 鍋爐房汽表分表與總表在冬季示值相同,而夏季相差20%（因分表中有一臺通徑太大,在夏季用量太小,進入小信號切除區(qū),小流量信號被全部切為零）2.1 存在問題上海某大廈鍋爐房有4臺10t/h鍋爐,經(jīng)分配器送7個用戶,進入分配器的4路管和出分配器的7路管上均裝有渦街流量計,因是飽和蒸汽,所以均有壓力補償.見圖1.圖1 鍋爐房蒸汽計量系統(tǒng)儀表投運后,適逢冬季,4臺鍋爐開3臺,產(chǎn)汽量達28t/h.7臺分表之和與產(chǎn)汽量總和相差無幾.冬去春來,隨著氣溫的升高,鍋爐產(chǎn)汽與用汽的計量偏差逐漸增大,11套蒸汽表全部安裝在鍋爐房內(nèi),進分配器的流量大,出分配器的流量小,到夏季,七條支管路用汽流量比鍋爐出汽流量小20%.顯然不是真正的管路損失,而是表計誤差造成的.2.2 分析與診斷調閱了計量數(shù)據(jù)記錄,因為夏季只開1臺鍋爐,24h總發(fā)汽量只有49t.這樣小的流量對于鍋爐蒸汽表來說還問題不大,因為每臺鍋爐裝的渦街流量計均為DN150通徑.問題大的是1臺分表FIQ—05A,這臺表安裝在DN300管道上,原只是估算,考慮在冬季耗汽量可能達到20t/h,據(jù)此選了DN200渦街流量計,其最小可測流量為2.1t/h（流體為P=0.87MPa飽和蒸汽）.因為制造廠只保證在流量范圍內(nèi)計量正確,而渦街流量計小信號切除范圍較大,只用到2t/h的小流量時有可能進入小信號切除區(qū),已在小信號切除區(qū)內(nèi),因此FIQ—05A在用到小流量信號時流量顯示不出來,顯示為零.這種場合,用戶方用汽的流量只是其他6條支路的流量之和,缺少了FIQ—05A的小流量信號,故總線的用汽量比鍋爐出汽量小了20%.顯然,原來選用FIQ—05A渦街流量計通徑太大.后來業(yè)主單位根據(jù)實際運行數(shù)據(jù),作了調整,在DN200渦街流量計旁邊再并聯(lián)1臺DN80的渦街流量計（FIQ—05B）,夏季將FIQ—05A大表停掉.將FIQ—05B小表投入使用,經(jīng)此改造后,夏季的白天和夜間的流量均在其可測范圍內(nèi),從而使進出分配器的流量數(shù)據(jù)恢復平衡.3 鍋爐負荷小時汽水平衡好,負荷大時平衡差（因渦街流量計某些廠產(chǎn)品不宜測高流速）3.1 分析與診斷懷疑鍋爐負荷增大后,汽水不平衡是由產(chǎn)汽流量計偏低引起,因此總包（中標）單位將最后選用某廠的產(chǎn)汽量流量計用標準裝置檢定,因為用水檢定時流速較低,最多也只有6m/s,得到的流量系數(shù)與銘牌上標出的數(shù)值相符.該臺儀表放在空氣標準裝置上檢定,檢定結果偏差很大,在60m/s流速時,偏低還不止16%,竟達到24%,實際使用時,流速高達每秒幾十米,故這個廠的渦街流量計不宜測高速,因而產(chǎn)生高達16%的誤差.3.2 存在問題上海某熱力公司增設一臺鍋爐工程,在公開招標中,江蘇某市的鍋爐廠以價中標.該項目中共有9套渦街流量計,施工圖中均為橫河品牌,但中標單位為了節(jié)省投資,未與設計單位溝通,擅自修改為其它廠渦街流量計.鍋爐投運初期,負荷較小,鍋爐的產(chǎn)汽量與進水流量基本相符.運行一年后鍋爐負荷逐漸增大,出現(xiàn)產(chǎn)汽量比進水量低得越來越嚴重的情況,直至24h總量偏低16%（扣除排污后）.3.3 討論（1）為什么流速低時準確而流速高時嚴重偏低按照原理分析,渦街流量計的流量方程式為:qv=f/k qm=qvρ　 （5）式中　qv、qm—分別為體積流量和質量流量;k—流量計儀表系數(shù);ρ—流體密度.f—輸出頻率;在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi),渦街流量計輸出頻率不受流體物性（密度、黏度）和組成的影響,即儀表系數(shù)僅與渦街發(fā)生體的形狀、尺寸有關,大多數(shù)品牌的渦街流量計,承諾流速達到76~80m/s流速時仍能保證精確度.但亦有不少廠家的產(chǎn)品并未有明確的流速承諾,甚至,流速高時有漏脈沖,導致流速高時流量系數(shù)線性度變差,流速越高,偏低越嚴重.因而某些廠的渦街流量計在低流速能用而高流速時不能應用,對此選用者一定要深入研究應用條件和所選廠的儀表指標.（2）啟示①對測高流速品質欠佳的渦街流量計,用來測量液體流量時,準確度是保證的,因為流速很低.但氣體或蒸汽流量,其流速比液體大10倍以上,必須注意測量點的流速以及在此流速下,流量計廠家應注明產(chǎn)品的流速指標.②這個實例給人們以啟示,即渦街流量計在流速低時能保證準確度,并不表明在流速高時也能保證準確度.采用智能儀表對鍋爐的精確計量要求越來越高.要求工藝參數(shù)準確與用戶對智能流量儀表性能了解,否則易出差錯.分析幾個鍋爐蒸汽流量計的應用現(xiàn)場問題并提出解決方案.本文通過對普通采用的鍋爐計量問題的實例探討,使自控設計參數(shù)適應工藝要求,不同檢測儀表有不同的預考慮作一示例,希望大家進一步探討,將現(xiàn)代儀表應用提高到新的高度.推薦產(chǎn)品.電磁流量計,壓力變送器,新型靶式流量計,超聲波流量計,渦街流量計,渦輪流量計,熱電偶.