影響柳鋼蒸汽計量準確的問題及解決方法

張柳燕

[摘要]介紹柳鋼蒸汽計量現階段存在的幾個問題，分析出現這些問題的原因，并對上述問題提供解決的方法，闡述了蒸汽密度準確對蒸汽質量計量的重要影響。

[關鍵詞] 蒸汽流量;計量;密度

1 引言

蒸汽是柳鋼生產過程中產生的一種二次能源，在各分廠廣泛應用，由于柳鋼各廠成本是獨立核算，對能源計量工作要求比較高，在蒸汽流量計量中，最常用的流量計是差壓式流量計和渦街流量計。在應用中，由于忽略了蒸汽狀態對流量計配套選型的要求，因而帶來很大的計量問題， 也因此產生許多計量異議。

2問題提出

2.1 一次測量元件

以前柳鋼蒸汽測量的一次元件大多數選用的是標準孔板，標準孔板結構簡單，價格比別的流量計便宜，安裝后無需校驗即可投入使用等優點，但也存在以下問題：

① 壓力損失大

孔板的壓力損失公式：

Δω=（1-β1.9）ΔP

式中：β----節流件內徑與測量管道內徑之比d/D，? ? ΔP----流量差壓

從公式可以看出，當流體不變時，流量差壓越大或β越小，孔板的壓力損失越大，這樣對蒸汽的計量準確度帶來影響。

② 孔板以內孔銳角線來保證精度，長期使用，因為蒸汽的沖刷和冷凝水的存在，孔板銳角極易發生鈍化、變形等情況，精度難以保證。

從有關實驗部門給出的數據，孔板在連續使用1到2個月，孔板銳角的鈍化度在1%至3%，對蒸汽的計量誤差有一定影響。

2.2 蒸汽狀態對蒸汽流量計量的影響

用于蒸汽流量的測量原理大部分是采用速度式測量方式，其理論是以單相流體為計算的基礎，如果在管內存在復雜的變相流或汽水兩相流的情況，傳感器得到的信息就不能真實反映流體的實際情況，如在熱網管線的末端，由于主管道管徑大，流速慢，在疏水不暢的情況下，輸送到用戶的蒸汽中往往帶有較多的水分，危及儀表安全，同時也造成計量誤差。在蒸汽計量時，蒸汽變相現象的出現會造成計量誤差。其根本原因就是蒸汽在運送過程中，飽和蒸汽變為汽液兩相流，蒸汽的密度出現了變化，測量難度非常大，柳鋼在生產過程中所使用的蒸汽密度和溫度跟孔板流量計算書中的蒸汽密度、溫度會有不同，因此對蒸汽測量系統的要求就會更高。

2.3流量計測量范圍選擇不正確

每個流量計出廠時都會計算出一個合適的測量范圍，只有在這個范圍內測量的流量才能保證其測量精度，選擇一次測量元件的口徑尤為重要，口徑過大或過小，都會影響準確流量的計量準確性。

3問題解決方法

3.1對于壓力損失大，計量精度低問題的解決

隨著柳鋼的技術改造，我們開始采用標準噴嘴和耐高溫的渦街流量計來進行測量蒸汽計量。渦街流量計除要求周期性標定外，一般不會出現故障。下面用渦街和孔板進行對比：

① 壓力損失：渦街的壓力損失比孔板小，大約是孔板的1/15。

② 渦街的測量精度比孔板要高，孔板的設計精度大約在1.5%--2.5%，但差壓和流量不成線性，當流量小于設計流量的30%時，孔板的測量誤差要變大，而渦街的精度經實際確認后，約為0.5%--1%，精度幾乎不變，保證了計量數據的準確性和重復性一致。

另外，我們更重視噴嘴流量計的應用。它具有孔板流量計的優點，又因噴嘴節流元件為廓形節流件，無尖銳棱角，結構形狀耐高流速沖擊與磨損，故其流量特性能保持長期穩定。 無孔板銳緣鈍化之虞，因而檢定周期長，且壓損小。所以，噴嘴應是比孔板更優越的節流件，但其安裝要求高，施工麻煩，所以也要看安裝條件來選擇。

3.2蒸汽狀態對蒸汽流量計量的影響問題的解決

蒸汽計量中最難確定的是蒸汽的密度，密度對于蒸汽計量是一個非常重要的參數，密度補償不正確就會直接影響到蒸汽質量的計算。所以，在流量計安裝時要選擇安裝在管道較高處，并在前端設立疏水系統以保證進入傳感器的流體為單相流體。另外，由于蒸汽的密度與壓力、溫度有關，在測量體積流量的同時必須同步采集溫度、壓力值，并將信號送入無紙記錄儀實時運算，才能得到準確的實時流量。對于飽和蒸汽，由于飽和壓力和飽和溫度有一一對應的關系，為了讓密度值達到補償目的，只要測量溫度、壓力中的一個信號即可通過無紙記錄儀內部的運算得到密度值及相應的流量。一般情況下，由于壓力對密度的影響較為靈敏，在測量飽和蒸汽時較常選用壓力補償的方式，而過熱蒸汽密度與溫度、壓力無對應關系，就必須同時對溫度、壓力進行測量 ，同時進行補償。以下是流量計算所運用的全補償公式：

式中：Q----瞬時流量，Q max----流量量程，P實際----實時壓力值，P設計----設計壓力值，

T設計----設計溫度， T實際----實時溫度值，△Pmax----差壓量程，△P---實時差壓值，0.101是工業標準大氣壓值，單位為MPa，273.15是絕對溫標，單位是℃。

3.3 提高流量計測量準確性問題的解決

設計流量計裝置，都會采用工藝提供的公稱管道直徑，用來計算節流件直徑比的管道直徑D是上游取壓口的上游0.5D長度范圍的內徑平均值，至少要取4個以上橫截面測得的內徑值，內徑值的數值要達到±0.3%，如能實際測量管徑是最好的，盡量減少計算引起的誤差。

4 蒸汽流量計的正確使用，也可以提高蒸汽流量計的計量精度

4.1 儀表投用

蒸汽流量計開始投用時，要注意三閥組的開啟順序，如果三閥組是關閉的，這時需要打開，操作步驟是：先打開中間的平衡閥，分別再打開左右兩邊的閥，最后關閉中間的平衡閥。注意在向變送器的正、負容室沖灌隔離液時，切記要先打開容器上的排污螺釘，使容室內氣體排出后再進行。

4.2 儀表運行

蒸汽計量儀表的工作環境較為惡劣， 長期處于高溫、 高壓的水蒸汽環境當中， 因而要做好其維護工作，及時排除儀表的損壞、 銹蝕以及雜質阻塞等問題。 一方面， 要定期進行儀表的維護與檢修; 另一方面， 對于孔板式計量儀表， 要注重孔板開口圓面的銹蝕問題， 及時對附著贓物進行清洗， 必要時可以進行孔板的更換。 對于渦街式計量儀表， 要對渦街流量傳感器進行定期檢查， 確保不發生雜物阻塞、 檢測元件失靈等問題。

5 結語

由于蒸汽的應用可以提高生產質量與效率， 并且可以迅速的確定與控制其溫度， 應用過程較為安全、 清潔、 低成本，以上幾點是我們在計量蒸汽時要注意的地方，只要能根據實際情況正確的選擇測量器件和維護事項，就能保證蒸汽計量的準確性、合理性。

[參考文獻]

1 孫淮清，王建中.流量測量節流裝置設計手冊.北京化學工業出版.2000.6

2 周源.區域供熱中蒸汽準確計量的探討 [J].計量技術。2000（10）：25--27