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在能源蒸汽計(jì)量過程中,準(zhǔn)確計(jì)量飽和蒸汽流量比較困難,因?yàn)轱柡驼羝哂腥缦绿攸c(diǎn):1、飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對應(yīng),二者之間只有一個獨(dú)立變量。2、飽和蒸汽容易凝結(jié),在傳輸過程中如有熱量損失,并導(dǎo)致溫度與壓力的降低。無論采用何種流量計(jì)檢測飽和蒸汽的流量,在蒸汽壓力波動的條件下工作,必須采取壓力補(bǔ)償措施,這是因?yàn)樵诹髁糠匠讨?,都含有蒸汽密度的因素,工作條件與設(shè)計(jì)條件不一致時,讀數(shù)就會產(chǎn)生誤差,誤差的大小和工作壓力與設(shè)計(jì)壓力偏差的大小有關(guān),P實(shí)>P設(shè)將出現(xiàn)負(fù)誤差,否則將出現(xiàn)正誤差。所以蒸汽計(jì)量在選擇儀表時應(yīng)綜合考慮以下主要因素:測量方法、性能要求和儀表規(guī)范、被測流體特性、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)條件(購置費(fèi)用、安裝費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、校驗(yàn)費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用)。在此以這兩種流量計(jì)為例加以比較說明。 1、渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)目前的技術(shù)水平
渦街流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)由渦街發(fā)生體、檢測元件、信號處理放大電路組成,目前對于渦街發(fā)生體的研究已達(dá)到相當(dāng)完善的程度,以三角型發(fā)生體為型體,檢測元件有熱敏電阻、應(yīng)變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。渦街流量計(jì)具有安裝方便(可直接在管道上安裝)、體積小、互換性強(qiáng)、長期運(yùn)行精度高,可適用于大多數(shù)液體、氣體和蒸氣測量。 孔板流量計(jì)的技術(shù)發(fā)展水平仍以確定的經(jīng)驗(yàn)公式為基礎(chǔ),孔板節(jié)流裝置由于結(jié)構(gòu)簡單,造價低、可靠等優(yōu)點(diǎn),它幾乎適用于所有介質(zhì)測量,而與之配套的差壓變送器發(fā)展迅速,使其本身具有的不足得以彌補(bǔ)。 2、渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)綜合性能評價 孔板流量計(jì)(簡稱孔板)由節(jié)流件取壓裝置和差壓變送器組成,導(dǎo)壓管對于易凍的場所需要有伴熱措施,一個流量測量回路靜密封點(diǎn)為20個左右,使用中存在如下問題:易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場合導(dǎo)壓管需加隔離液,由于伴熱或工藝操作不穩(wěn),正、負(fù)導(dǎo)壓管隔離液液線常常不等,產(chǎn)生液柱差,使流量指示不準(zhǔn)。以上都會使流量系數(shù)發(fā)生變化,測量精度降低,縮短導(dǎo)壓管把差壓變送器直接安裝在管道上,但仍有流動的死區(qū)。 渦街流量計(jì)(簡稱渦街)只有3個靜密封點(diǎn),不易泄漏,沒有流動的死區(qū),不需伴熱保溫,不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響,流量系數(shù)長期不變。但渦街在有振動場合使用時,會使流量測量不準(zhǔn)。目前,市場上已推出抗振型的渦街,來克服振動對流量測量不準(zhǔn)的影響。 1)初步投資 一臺進(jìn)口渦街大約1.5萬元人民幣(Dg15-Dg80),而一臺節(jié)流裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導(dǎo)壓管、閥門、保溫箱或保護(hù)箱需2萬元人民幣,從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)看、采用渦街是合算的。 2)安裝費(fèi)用 渦街安裝簡單,只需保證流量計(jì)前后有一定的直管段即可,孔板直線段、同心度、導(dǎo)壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費(fèi)用是渦街的數(shù)倍。 3)維護(hù)費(fèi)用
渦街除在計(jì)量上要求周期性標(biāo)定外,一般不會出現(xiàn)故障,而孔板則不然,消漏,定期排污,灌隔離液,更換導(dǎo)壓管、閥門、保溫、清洗孔板等,有一定的維護(hù)量。如孔板測量回路,每二年保溫伴熱系統(tǒng)改造就得投入一定的維修費(fèi),這還不包括差壓變送器的更新,孔板更新費(fèi)用。算下來足可以買一定數(shù)量的渦街。 4)運(yùn)行成本 A、蒸氣消耗費(fèi)用 如100套流量孔板測量回路(需保溫伴熱),每個伴熱點(diǎn)耗汽0.02t/h,如果每年平均按4300小時計(jì)算,蒸汽費(fèi)用為40元/噸,則每年需消耗汽費(fèi)用大約為34.4萬元,每個回路每年耗費(fèi)用為0.344萬元。 B、能耗費(fèi)用 渦街的壓力損失比孔板小,約是孔板的1/15。因此,長期的運(yùn)行對泵及風(fēng)機(jī)能耗費(fèi)少??装迨菧u街的15倍,當(dāng)用于氣體或蒸汽流量測量時,由于密度小,同一管徑體積流量大,壓力損失更是嚴(yán)重,耗能費(fèi)更高。 5)長期運(yùn)行精度 孔板的設(shè)計(jì)系統(tǒng)精度1.5%-2.5%,由于差壓與流量是非線性關(guān)系,當(dāng)流量低于30%時,誤差增大,氣體更為嚴(yán)重,另一方面,由于使用介質(zhì)的長期磨損,銳角變鈍,使流量系數(shù)發(fā)生變化,也是影響精度的一個重要原因。 渦街的特殊結(jié)構(gòu),當(dāng)精度經(jīng)實(shí)際確定后(約為0.5%-1%測量值),精度幾乎是不變的。 6)可互換性 同一臺渦街可測量氣體、液體及蒸汽的流量,電子線路板及敏感元件對不同口徑的流量計(jì)來說都有是通用的,信號輸出通常有三種形式:脈沖、模擬及數(shù)字信號。各種參數(shù)組態(tài)較為容易。 孔板則不然,孔徑是為特定的介質(zhì)而設(shè)計(jì)的,互換性差,改變量程也比較困難,需重新計(jì)算孔板。 7)量程比 由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系,則流量的量程比可達(dá)20:1~80:1,能適應(yīng)工藝流量測量量程變化較大的要求,精度仍能保證。 差壓流量計(jì)的差壓與流量成非線性關(guān)系,在小流量時測量不準(zhǔn),量程比只有3:1-5:1。如果擴(kuò)大量程比,必須設(shè)法提高差壓變送器的精度。 8)可靠性 現(xiàn)在有種更為可靠的渦街出現(xiàn),它在一個表體上安裝了兩套電子線路、兩套敏感元件,且相互獨(dú)立,可用于重要的流量測量場合,差壓式流量計(jì)難以做到這
點(diǎn)。 綜上所述,渦街流量計(jì)具有壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響,無可動機(jī)械零件,因此可靠性高,維護(hù)量小,儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定等特點(diǎn),在公司蒸汽流量測量中的成功應(yīng)用確實(shí)給流量測量來許多好處。