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涡街流量计用作蒸汽流量计量使用心得

时间:2018/07/09来源:未知

涡街流量计被大量、广泛地应用于蒸汽流量的计量,对涡街流量计的检定目前主要采用以空气代替蒸汽 作为检定介质进行检定,不可避免地对检定结果有一定的影响。文章基于冷凝称重法蒸汽流量检定装置对涡街流量计进行检定,并对结果进行分析,给出了在蒸汽实 流标定下的不确定度评定方法及结果。

  蒸汽在工业生产中是一种重要的二次能源,它的准确计量对当前国内的节能降耗,提高企业能源管理水平起着关键的作用。蒸汽由于其复杂的物理特性是其成为流量计量中一个难于解决的问题。

  目前用于蒸汽流量计量的仪表主要有涡街流量计、分流旋翼式流量计以及节流式流量计等,近几年来涡街流量计由于其压损小、精度高、测量范围宽等特 点,被大量应用于蒸汽流量的测量。涡街流量计可以用来计量液体、气体以及蒸汽的流量,涡街流量计由传感器和转换器两部分组成。根据卡门涡街原理,漩涡发生 体形成漩涡后,传感器采集频率信号,通过转换器放大、滤波处理后计算并显示瞬时流量和累计流量。

  1 蒸汽实流检定装置的结构原理

  蒸汽实流检定装置的计量方法是蒸汽冷凝称重法,是把蒸汽经过一系列处理后,通过被检定蒸汽流量计后冷凝成水进行称量,称量的水和通过流量计的蒸 汽量的质量是相等的,同时采集通过流量计的时间,由流量公式计算得到流量,达到检定流量计的目的。该装置主要由稳压罐、电子秤、冷凝器、换向器、温度变送 器、压力变送器、冷却塔等组成,其工作原理如图1所示。

  2 涡街流量计实流标定下数学建模

  蒸汽流量标准装置采用冷凝称重法,是对流过蒸汽流量仪表的质量流量的计量,因此,用蒸汽流量标准装置对涡街流量计进行检测,其单次测量的误差公式为:

  Ei=(mi-ms) /ms=mi/ms-1

  式中:Ei为涡街流量计示值误差,%;mi为涡街流量计显示值, kg;ms为标准装置的流量示值, kg。

  3 不确定度分析

  3·1 标准装置的不确定度ur(ms)

  标准装置的不确定度等级为ur(ms)=0·2%,按正态分布,k=2,则

  ur(ms)=0·2% /2=0·1%

  灵敏系数cr(ms)= Ei/ ms=-1·02

  3·2 被检流量计显示值的不确定度ur(mi)

  由于所选涡街为流量积算仪加涡街流量传感器的形式,此方式也为当前大多数生产厂家所采用,这里需要将流量传感器与流量积算仪的不确定度共同作为被检流量计显示值的不确定度[1]。

  (1)数学模型

  (2)不确定度来源分析[2]

  ①用于流量计密度计算的绝压变送器的不确定度urp;

  ②用于流量计密度计算的温度变送器的不确定度urT;

  ③被检流量计各流量点误差重复性urEr;

  ④被检流量计的平均误差标准偏差ur-E。

  (3)标准不确定度分量评定

  ①流量计密度计算的绝对压力变送器的不确定度ur(p)

  选择压力变送器允许误差0·1%,压力变送器在满量程的2/3处使用,按矩形分布考虑[1],

  在用蒸汽量为100kg的条件下,对流量仪表各个流量点进行测量,测量结果见表1。

  3·3 不确定度分析一览表

  3·4 合成标准不确定度[2]

  3·5 扩展不确定度U


 

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zui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zui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zui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。


 

  4 结论

  采用蒸汽冷凝法蒸汽流量计量检定装置对涡街流量计进行检定,其不确定度的分析与在空气装置中采用标准表进行检定相比较,由于存在以下几点区别,使分析方法和结论上存在差异。

  (1)冷凝法蒸汽检定装置中是对涡街流量计质量流量的计量,空气检定装置中是对涡街流量计体积流量的计量。

  (2)冷凝法蒸汽检定装置中温变、压变是对蒸汽密度的计算,空气检定装置中是将体积流量换算成标准表条件下的体积流量。

  (3)数学建模方式存在本质性的差异。

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