影响柳钢蒸汽计量准确的问题及解决方法

[摘要]介绍柳钢蒸汽计量现阶段存在的几个问题，分析出现这些问题的原因，并对上述问题提供解决的方法，阐述了蒸汽密度准确对蒸汽质量计量的重要影响。

[关键词] 蒸汽流量;计量;密度

1 引言

蒸汽是柳钢生产过程中产生的一种二次能源，在各分厂广泛应用，由于柳钢各厂成本是独立核算，对能源计量工作要求比较高，在蒸汽流量计量中，最常用的流量计是差压式流量计和涡街流量计。在应用中，由于忽略了蒸汽状态对流量计配套选型的要求，因而带来很大的计量问题， 也因此产生许多计量异议。

2问题提出

2.1 一次测量元件

以前柳钢蒸汽测量的一次元件大多数选用的是标准孔板，标准孔板结构简单，价格比别的流量计便宜，安装后无需校验即可投入使用等优点，但也存在以下问题：

① 压力损失大

孔板的压力损失公式：

Δω=（1-β1.9）ΔP

式中：β----节流件内径与测量管道内径之比d/D，    ΔP----流量差压

从公式可以看出，当流体不变时，流量差压越大或β越小，孔板的压力损失越大，这样对蒸汽的计量准确度带来影响。

② 孔板以内孔锐角线来保证精度，长期使用，因为蒸汽的冲刷和冷凝水的存在，孔板锐角极易发生钝化、变形等情况，精度难以保证。

从有关实验部门给出的数据，孔板在连续使用1到2个月，孔板锐角的钝化度在1%至3%，对蒸汽的计量误差有一定影响。

2.2 蒸汽状态对蒸汽流量计量的影响

用于蒸汽流量的测量原理大部分是采用速度式测量方式，其理论是以单相流体为计算的基础，如果在管内存在复杂的变相流或汽水两相流的情况，传感器得到的信息就不能真实反映流体的实际情况，如在热网管线的末端，由于主管道管径大，流速慢，在疏水不畅的情况下，输送到用户的蒸汽中往往带有较多的水分，危及仪表安全，同时也造成计量误差。在蒸汽计量时，蒸汽变相现象的出现会造成计量误差。其根本原因就是蒸汽在运送过程中，饱和蒸汽变为汽液两相流，蒸汽的密度出现了变化，测量难度非常大，柳钢在生产过程中所使用的蒸汽密度和温度跟孔板流量计算书中的蒸汽密度、温度会有不同，因此对蒸汽测量系统的要求就会更高。

2.3流量计测量范围选择不正确

每个流量计出厂时都会计算出一个合适的测量范围，只有在这个范围内测量的流量才能保证其测量精度，选择一次测量元件的口径尤为重要，口径过大或过小，都会影响准确流量的计量准确性。

3问题解决方法

3.1对于压力损失大，计量精度低问题的解决

随着柳钢的技术改造，我们开始采用标准喷嘴和耐高温的涡街流量计来进行测量蒸汽计量。涡街流量计除要求周期性标定外，一般不会出现故障。下面用涡街和孔板进行对比：

① 压力损失：涡街的压力损失比孔板小，大约是孔板的1/15。

② 涡街的测量精度比孔板要高，孔板的设计精度大约在1.5%--2.5%，但差压和流量不成线性，当流量小于设计流量的30%时，孔板的测量误差要变大，而涡街的精度经实际确认后，约为0.5%--1%，精度几乎不变，保证了计量数据的准确性和重复性一致。

另外，我们更重视喷嘴流量计的应用。它具有孔板流量计的优点，又因喷嘴节流元件为廓形节流件，无尖锐棱角，结构形状耐高流速冲击与磨损，故其流量特性能保持长期稳定。 无孔板锐缘钝化之虞，因而检定周期长，且压损小。所以，喷嘴应是比孔板更优越的节流件，但其安装要求高，施工麻烦，所以也要看安装条件来选择。

3.2蒸汽状态对蒸汽流量计量的影响问题的解决

蒸汽计量中最难确定的是蒸汽的密度，密度对于蒸汽计量是一个非常重要的参数，密度补偿不正确就会直接影响到蒸汽质量的计算。所以，在流量计安装时要选择安装在管道较高处，并在前端设立疏水系统以保证进入传感器的流体为单相流体。另外，由于蒸汽的密度与压力、温度有关，在测量体积流量的同时必须同步采集温度、压力值，并将信号送入无纸记录仪实时运算，才能得到准确的实时流量。对于饱和蒸汽，由于饱和压力和饱和温度有一一对应的关系，为了让密度值达到补偿目的，只要测量温度、压力中的一个信号即可通过无纸记录仪内部的运算得到密度值及相应的流量。一般情况下，由于压力对密度的影响较为灵敏，在测量饱和蒸汽时较常选用压力补偿的方式，而过热蒸汽密度与温度、压力无对应关系，就必须同时对温度、压力进行测量 ，同时进行补偿。以下是流量计算所运用的全补偿公式：

式中：Q----瞬时流量，Q max----流量量程，P实际----实时压力值，P设计----设计压力值，

T设计----设计温度， T实际----实时温度值，△Pmax----差压量程，△P---实时差压值，0.101是工业标准大气压值，单位为MPa，273.15是绝对温标，单位是℃。

3.3 提高流量计测量準确性问题的解决

设计流量计装置，都会采用工艺提供的公称管道直径，用来计算节流件直径比的管道直径D是上游取压口的上游0.5D长度范围的内径平均值，至少要取4个以上横截面测得的内径值，内径值的数值要达到±0.3%，如能实际测量管径是最好的，尽量减少计算引起的误差。

4 蒸汽流量计的正确使用，也可以提高蒸汽流量计的计量精度

4.1 仪表投用

蒸汽流量计开始投用时，要注意三阀组的开启顺序，如果三阀组是关闭的，这时需要打开，操作步骤是：先打开中间的平衡阀，分别再打开左右两边的阀，最后关闭中间的平衡阀。注意在向变送器的正、负容室冲灌隔离液时，切记要先打开容器上的排污螺钉，使容室内气体排出后再进行。

4.2 仪表运行

蒸汽计量仪表的工作环境较为恶劣， 长期处于高温、 高压的水蒸汽环境当中， 因而要做好其维护工作，及时排除仪表的损坏、 锈蚀以及杂质阻塞等问题。 一方面， 要定期进行仪表的维护与检修; 另一方面， 对于孔板式计量仪表， 要注重孔板开口圆面的锈蚀问题， 及时对附着赃物进行清洗， 必要时可以进行孔板的更换。 对于涡街式计量仪表， 要对涡街流量传感器进行定期检查， 确保不发生杂物阻塞、 检测元件失灵等问题。

5 结语

由于蒸汽的应用可以提高生产质量与效率， 并且可以迅速的确定与控制其温度， 应用过程较为安全、 清洁、 低成本，以上几点是我们在计量蒸汽时要注意的地方，只要能根据实际情况正确的选择测量器件和维护事项，就能保证蒸汽计量的准确性、合理性。

[参考文献]

1 孙淮清，王建中.流量测量节流装置设计手册.北京化学工业出版.2000.6

2 周源.区域供热中蒸汽准确计量的探讨 [J].计量技术。2000（10）：25--27

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