影響管道內蒸汽流量計在蒸汽計量中準確度因素的分析

管道內蒸汽流量計的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)1、管道內蒸汽流量計的標準節流件是全用的，并得到了國際標準組織的認可，無(wú)需實(shí)流校準，即可投用，在流量傳感器中也是**的；2、結構易于復制，簡(jiǎn)單、牢固、性能穩定可靠、價(jià)格低廉；3、應用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，一般生產(chǎn)過(guò)程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆可以測量；4、檢測件和差壓顯示儀表可分開(kāi)不同廠(chǎng)家生產(chǎn)，便與專(zhuān)業(yè)化規模生產(chǎn)。
缺點(diǎn)1、測量的重復性、精確度在流量傳感器中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯綜復雜，精確度難于提高；2、范圍度窄，由于流量系數與雷諾數有關(guān),一般范圍度僅3∶1～4∶1；3、有較長(cháng)的直管段長(cháng)度要求，一般難于滿(mǎn)足。尤其對較大管徑，問(wèn)題更加突出；4、壓力損失大；5、孔板以?xún)瓤卒J角線(xiàn)來(lái)保證精度，因此傳感器對腐蝕、磨損、結垢、臟污敏感，長(cháng)期使用精度難以保證，需每年拆下強檢一次；6、采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問(wèn)題，大大增加了維護工作量。在燃料乙醇生產(chǎn)工藝過(guò)程中，蒸汽計量大多使用管道內蒸汽流量計。本文對影響管道內蒸汽流量計準確度的因素進(jìn)行了分析論證，并提出了相應的措施。
一、標準管道內蒸汽流量計工作原理及要求工況條件
1.1工作原理
1．1．1基本原理
充滿(mǎn)管道的流體，當它流經(jīng)管道內的節流件時(shí)，流速將在節流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據壓差來(lái)衡量流量的大小。
1.1.2流量方程
qv＝qm/ρ
qm——質(zhì)量流量，kg/s；
qv——體積流量，m3/s；
C——流出系數；
ε——可膨脹性系數；
β——直徑比，β=d／D；
d——工作條件下節流件的孔徑，m
D——工作條件下上游管道內徑，m；
△p——差壓，Pa；
ρ1——上游流體密度，kg／m3。
由上式可見(jiàn)，管道內蒸汽流量計運行過(guò)程中對計量精度影響*大的兩個(gè)測量量是差壓和密度，密度隨蒸汽溫度壓力的變化而變化。
1.2工況條件
使用標準節流裝置時(shí)，GB/T2624.2-2006流體的性質(zhì)和狀態(tài)必須滿(mǎn)足下列條件；
（1）流體必須充滿(mǎn)管道和節流裝置，并連續地流經(jīng)管道。
（2）流體必須是牛頓流體，即在物理上和熱力學(xué)上是均勻的、單相的。
（3）流體流經(jīng)節流件時(shí)不發(fā)生相變。
（4）流體流量不**間變化或變化非常緩慢。
（5）流體在流經(jīng)節流件以前，流速平行于管道軸線(xiàn)的無(wú)旋流。
 
二、影響差壓信號的因素
2．1直管段對差壓信號的影響
2．1．1直管段長(cháng)度對差壓信號的影響
直管段的作用就是對管道內流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)行整流，使流體在流經(jīng)節流件以前，流速平行于管道軸線(xiàn)的無(wú)旋流。當管道有閥門(mén)、彎頭等阻力件時(shí)流動(dòng)狀態(tài)會(huì )發(fā)生改變，如產(chǎn)生旋渦等，此時(shí)流體流經(jīng)節流件時(shí)產(chǎn)生的差壓信號不能準確反映流量大小。當直管段長(cháng)度不夠時(shí)很難起到整流作用。一般來(lái)說(shuō)，差壓流量計的設計、安裝均參照**規范和具體的安裝規定進(jìn)行的，但在許多情況下，現場(chǎng)條件及工藝情況往往不能滿(mǎn)足安裝要求，儀表安裝位置往往遷就工藝管線(xiàn)走向而縮短上、下游直管段，加上施工時(shí)采用工藝管道拼湊直管段，其結果使上、下游直管段與儀表要求的條件相差甚遠，測量不確定度增大，測量精度大大降低。
2．1．2前直管段內徑、園度、平滑度、
與孔板垂直度和安裝條件對差壓信號的影響
直管段整流不僅與直管段長(cháng)度有關(guān)，還與直管段園度、平滑度、與孔板垂直度有關(guān)，如果直管段園度、平滑度、與孔板垂直度達不到要求，不僅起不到整流作用，還會(huì )引起流態(tài)發(fā)生變化從而引起差壓信號不能準確測量。因直管段都是借用現場(chǎng)的管道，對前后直管段的內徑D、園度、平滑度都沒(méi)有實(shí)測，至于直管段是否腐蝕、變形、結垢一概不知。另外，管道內蒸汽流量計對安裝要求嚴格，需要專(zhuān)業(yè)的安裝隊伍，但現在的安裝隊伍經(jīng)過(guò)層層轉包，大檢修時(shí)間很緊，加上施工人員素質(zhì)、疏忽等原因，很難保證安裝質(zhì)量。例如為了不讓焊滴在管道內突起引起流態(tài)發(fā)生變化，夾持件與管道焊接要求先用氬弧焊打底，再電焊焊接。據了解，施工中很少有施工隊這樣做。更不會(huì )有時(shí)間去考慮節流元件的前端面與管道軸線(xiàn)垂直度不超過(guò)±1º，從而保證節流元件的中心管線(xiàn)與管道軸線(xiàn)重合的技術(shù)要求。以上這些情況都會(huì )對介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)產(chǎn)生影響，從而影響差壓信號
的準確測量。
2．2孔板反裝對差壓信號的影響
孔板方向裝反是很容易犯的錯誤，并且不易發(fā)現?？装逖b反雖然也有差壓信號，但此時(shí)差壓信號不能準確反映實(shí)際流量。例如我們安裝現場(chǎng)一臺測汽表，運行一年計量值一直與工藝估算量相差達15％左右，原因很難查清，在一次檢修中才發(fā)現孔板方向裝反。造成孔板方向裝反主要原因是施工人員對介質(zhì)流向不十分清楚或安裝疏忽等。使用過(guò)程中很難想到計量不準是因為孔板方向裝反造成的。
三、溫度壓力變化對蒸汽密度的影響
在實(shí)際生產(chǎn)中，隨著(zhù)生產(chǎn)工藝調整和蒸汽長(cháng)距離輸送，蒸汽溫度、壓力波動(dòng)較大，蒸汽密度隨著(zhù)變化。理論公式中差壓和密度都是動(dòng)態(tài)值，但儀表中流量計算公式中的密度值都是設計固定值，公式中密度值并不是蒸汽實(shí)際密度值，不隨蒸汽溫度壓力的變化而變化。所以，需要對蒸汽流量進(jìn)行溫度壓力補償。
四、措施
4．1加強技術(shù)培訓，提高質(zhì)量意識
流量?jì)x表不同于其它一般管道設備，特別是管道內蒸汽流量計對安裝條件有著(zhù)更為特殊的要求，在生產(chǎn)中往往由于對計量表原理、性能、影響因素認識不足，對安裝要求、使用要求重視不夠，造成使用過(guò)程中出現這樣那樣問(wèn)題。因此必須加強對安裝、維護、使用人員的流量?jì)x表知識方面的培訓，提高誤差意識，盡量避免或減少因施工安裝原因給孔板計量準確度帶來(lái)影響。
4．2孔板前加裝整流器
由于前直管段對計量準確度影響很大，而且不容易滿(mǎn)足要求，因此加裝整流器不僅是一個(gè)很好的辦法，既解決了整套購買(mǎi)計量設備成本較高的問(wèn)題，又解決差壓信號不準問(wèn)題。
4．3借用現有設備引入溫壓補償
直接對蒸汽密度進(jìn)行測量目前還沒(méi)有這樣高準確的計量設備，在利用管道內蒸汽流量計對蒸汽進(jìn)行計量雖然不能對密度進(jìn)行直接測量，但可通過(guò)溫壓補償的辦法對蒸汽密度進(jìn)行修正，使其接近實(shí)際密度，從而提高蒸汽計量準確度。生產(chǎn)中除了裝置外圍管道內蒸汽流量計附近沒(méi)有壓力和溫度表外，裝置內管道內蒸汽流量計附近基本上都有壓力表和溫度表，把現有的溫度壓力信號借用過(guò)來(lái)組態(tài)到管道內蒸汽流量計計算公式中對密度進(jìn)行補償修正，既節約了資金又提高了管道內蒸汽流量計計量精度。
五、結論
管道內蒸汽流量計使用條件要求較高，在實(shí)際中很難達到，其計量精度就會(huì )受到一定影響。因此，在設計、安裝、使用過(guò)程中要充分考慮各種影響因素，盡量避免這些影響因素的發(fā)生，提高管道內蒸汽流量計在蒸汽計量中的準確度。

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