在传统的工业生产领域,蒸汽流量的测量普遍使用孔板、喷嘴等节流装置,尤其以孔板的应用**。这是因为蒸汽是一种高温高压介质,对于一次检测装置的耐高温高压性能要求比较严格。而孔板结构简单,无任何电子部件,工作可靠,成本低,又有丰富、可靠的实验数据,具有一定准确度,能满足工程测量的一般需要。但是,孔板的缺点同样比较明显,比如,节流损失严重,量程比较小,安装检修的工作量大,测量精度不是很高,尤其磨损和边缘沉淀后精度急剧下降等等。随着流量测量技术的发展,许多精度更高、节流更小、安装和维护更方便的流量检测装置日益成熟,正逐步取代孔板的传统位置。我们使用的威力巴流量探头,配以高性能的变送器和二次积算显示仪表,进行蒸汽流量测量的运行试验,取得了很好的效果。
1.蒸汽流量测量系统的设计
该系统由威力巴流量探头、差压变送器、压力变送器、温度元件和智能流量积算仪组成。由威力巴流量探头检测出管道内蒸汽流量的差压信号,经差压变送器转换为4~20mA电流信号,输入智能流量积算仪进行蒸汽流量的计算、显示和累计,压力变送器检测管道内蒸汽的压力并转换为4~20mA电流信号,和温度元件测得的蒸汽温度信号一起,输人积算仪进行温度和压力补偿,使流量测量更加准确。其中,威力巴探头是该测量系统的核心部分,其性能指标直接关系到蒸汽流量计量的准确与否,是整套流量系统试验的重点;变送器和积算仪的性能同样影响流量的测量。
2.威力巴探头的工作原理和性能特点
威力巴探头是在阿牛巴的基础上发展起来的,是一只在高、低压区有按一定准则排布的多对取压孔、截面是子弹形状的均速流量管,当流体流过探头时,在其前部产生一个高压分布区,高压分布区的压力略高于管道的静压。根据柏努利方程原理,流体流过探头时速度加快,在探头后部产生一个低压分布区,低压分布区的压力略低于管道的静压。通过检测高、低压分布区的压力差进而计算出流体流量。特点有:
(1)子弹头截面形状的设计,使流体能产生精确的压力分布,固定的流体分离点;
(2)探头迎流面设计成粗糙表面,使流体流过时形成一个稳定的紊流边界层,减小了流体牵引力和涡街脱落力,提高了低流速时的测量精度;
(3)低压取压孔位于探头侧后两边、流体分离点之前,远离涡流波动区域,可以生成稳定的差压信号,并且避开了探头后半部的杂质聚集区,可有效防堵;
(4)**的的高强度子弹头形单片双腔结构,使其内部成一体化结构,避免了信号渗漏,提高了探头结构强度,能够保持长期的高精度测量;
(5)适用于气体、液体和蒸汽等各种介质,尤其对于蒸汽的流量测量具有比其它检测装置更优良的性能;
(6)此外,威力巴探头还具有量程比宽、管道的**性压力损失低、安装方便、基本免维护、使用寿命长等特点。
3.配套仪表的选型及特点
这次试验我们选用了一种新型的智能流量积算仪,除具有普通智能流量积算仪的基本功能以外,其zui大的特点体现在其丰富实用的辅助功能上:
(1)显示及抄表功能
该积算仪除具有显示当前日期、时间及被测流体的瞬时流量、累计流量、压力、差压、温度等测量参数外,还可以根据用户的需要,设定自动抄表功能。利用此功能,可以查看一段时间(40天)内每天的累计流量、一段时间(30天)内每个整点累计流量,实现分班报表,定时抄表功能,这一特殊的功能对于本次试验分析威力巴流量计的运行情况起到了重要作用。
(2)特殊的补偿运算功能
该积算仪在测量蒸汽流量时,除了可以通过压力、温度值的输入信号进行蒸汽的密度自动补偿外,还具有在压力变送器、温度元件及变送器发生故障时,自动转入压力、温度的设定值进行补偿,从而可以减少补偿误差。此外还可以在仪表停电期间自动进行流量补偿并记录停电时间,为分析整个系统的测量和仪表运行情况提供依据。
4.测量系统的运行情况及分析
我们用该套蒸汽流量测量系统对我厂某蒸汽管道上进行流量计量的运行试验,整个分厂由一条管径为219mm的管道供生产和冬季取暖用汽,设计zui大流量为18t/h,介质为过热蒸汽。系统投运以后,我们运用积算仪的定时抄表功能,对11、12月份两个月每天的蒸汽流量记录进行了分析,绘制出流量曲线图,见图1、图2。
从流量曲线分析来看,11月前12天,每天的蒸汽用量在200t左右;12日以后,采暖用汽开始,每天的蒸汽用量在250t左右,而且波动幅度较大,这与采暖用汽不稳定有关系;到12月6日以后稳定在每天用汽300t左右;其中,20日到28日,由于取压管受冻,测量系统出现异常,流量达到设计的zui高点,28日采取拌热措施以后恢复正常测量。经过以上对曲线的分析,结合生产、生活的用汽情况,我们得出初步结论;该系统测量的数据准确可靠,基本上反映了用汽的实际情况,试验取得明显成效。
5.威力巴流量计在山西分公司的推广应用
在试验取得圆满成功的基础上,我们把威力巴流量计的应用推广在山西分公司的二级计量中,取得了圆满成功。
5.1威力巴流量计在蒸汽计量中的应用
蒸汽计量是我分公司能源计量的重要组成部分,也是长期以来困扰分公司计量的难题,主要原因是计量点多,地点分散,停汽困难,仪表选型不当,不仅影响计量的准确,更重要的是会对生产造成不良影响。以前安装的孔板、涡街等流量仪表因为压力损失大、计量精度低等原因一直没有正常使用。基于威力巴流量计的成功试验,我们在我分公司的蒸汽计量中进行了推广应用,经过现场勘察、仪表选型、计量点确定,制定了详尽合理的安装方案,在此基础上,我们安装威力巴流量计30多套,解决了我分公司的蒸汽计量问题,经过一年多的运行,所有仪表的计量都稳定、准确。
5.2威力巴流量计在风计量中的应用
风计量是我分公司的计量的一个空白点,高、低压风的计量一直处于失控状态,严重影响了我分公司的内部市场化运作。风计量既有同蒸汽计量相同的一面,也有其本身的特点,根据威力巴流量计的特点,结合我分公司高、低压风介质的实际情况,我们运用威力巴流量计来解决风计量问题,总共安装在线式威力巴流量计20多套,从根本上解决了我分公司的高、低压风的计量问题。
6.结束语
通过威力巴流量计在蒸汽、高、低压风流量计量中的运行情况进行分析、总结,我们对威力巴流量计这一新型仪表在流量测量中的性能特点有了进一步的了解,为我们计量检测工作提供了宝贵的经验,威力巴流量计也在我分公司的计量工作中发挥着重要的作用。
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