關(guān)于煙氣流量計測量原理及常見(jiàn)誤差分析
點(diǎn)擊次數:2326 發(fā)布時(shí)間:2020-11-06 09:25:46
摘要 : 隨著(zhù)生產(chǎn)及運維對測量精度要求日益提高,蒸汽流量測量方法及誤差分析得到了越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注。本文擬對幾種火電廠(chǎng)常用流量測量方法展開(kāi)對比分析,并就常見(jiàn)儀表誤差進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,旨為更好地滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際測量需要。
1 研究背景
蒸汽,作為火電廠(chǎng)*重要的二次能源之一,其流量測量對于節能降耗,降低運營(yíng)成本,提高經(jīng)濟效益具有重要意義--但其測量受到諸多因素限制、影響,如介質(zhì)特性、儀表選型、現場(chǎng)安裝等,大大增加了測量難度。隨著(zhù)生產(chǎn)及運維對測量精度的要求日益提高,蒸汽流量測量方法的選擇及誤差分析得到了越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注。
蒸汽分為過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽。飽和狀態(tài)下的液體稱(chēng)為飽和液體,其對應的蒸汽是飽和蒸汽,但*初只是濕飽和蒸汽,待蒸汽中的水分完全蒸發(fā)后才是干飽和蒸汽。蒸汽從不飽和到濕飽和再到干飽和的過(guò)程溫度是不增加的,干飽和之后繼續加熱則溫度會(huì )上升,成為過(guò)熱蒸汽。蒸汽在不同的溫度、壓力下密度不同,因而測量質(zhì)量流量時(shí)要溫壓補償 ;對于飽和蒸汽,其溫度與密度有一一對應關(guān)系,一般只需進(jìn)行壓力補償即可。
2 測量原理及對比分析
選擇蒸汽流量測量?jì)x表應考慮 5 個(gè)主要因素,即被測流體特性、安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能及維護需求。此外,在實(shí)際工程應用中,儀表的選擇還應綜合考慮以下問(wèn)題 :
(1)測量目的 :如商貿結算和儲運測量對準確度要求較高,而過(guò)程控制連續監測一般要求有良好的可靠性及重復性(精密度);
(2)壓力損失 :尤其是對于大口徑管路測量,壓力損失會(huì )直接影響能量消耗。
通過(guò)上述分析不難得出,蒸汽流量測量采用孔板流量計或煙氣流量計較為理想。
孔板流量計是依據在已知有關(guān)參數的條件下,根據流動(dòng)連續性原理和伯努利方程可以推導出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。它具有如下優(yōu)點(diǎn) :①應用*為廣泛,全部單相流體均可使用 ;②結構易于復制,簡(jiǎn)單、牢固、性能穩定可靠,價(jià)格低廉 ;③檢測件(特別是標準型)為全**通用,并得到了國際標準化組織和國際計量組織的認可 ;④無(wú)需個(gè)別校準即可投用 ;⑤同原理儀表擴展類(lèi)型廣泛,可替換性強。但其測量同樣具有一定局限性 :①由于眾多因素的影響錯綜復雜,精確度難于大幅度提高 ;②受限于流量系數與雷諾數,一般儀表量程比 3 ∶ 1 ~ 4 ∶ 1 ;③有較長(cháng)的直管段長(cháng)度要求 ;④壓力損失大 ;⑤長(cháng)期使用精度難以保證,需要定期維護、檢修維護量大。
煙氣流量計是利用卡曼渦街原理,即流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí),在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)。它具有如下優(yōu)點(diǎn) :①適用流體種類(lèi)多,液、氣、蒸汽及部分混相流皆可應用 ;②在一定雷諾數范圍內,輸出信號不受流體物性及組份影響,可在一種典型介質(zhì)中校準,用于各種介質(zhì) ;③結構簡(jiǎn)單牢固、無(wú)可動(dòng)部件,安裝方便,運維可靠 ;④準確度較高,無(wú)零點(diǎn)漂移,量程比較大(10 :1 或 20 :1 更大);⑤壓損?。s為孔板流量計的 1/2~1/4),具有一定節能意義 ;⑥性?xún)r(jià)比較高。但其測量也具有一定局限性 :①不適于低雷諾系數測量 ;②管道內流速分布應為充分發(fā)展流,被測管道上、下游直管段條件要求較為苛刻 ;③儀表系數較低,口徑越大越低,適用于中、小口徑測量 ;④不適用于振動(dòng)大或脈動(dòng)流工況。
3 常見(jiàn)誤差分析
常見(jiàn)誤差來(lái)源主要分為以下幾點(diǎn)。
(1)參數調整或量程選擇有誤
如儀表量程小于實(shí)際參數,不僅無(wú)法正常量,且長(cháng)時(shí)間故障運行可能會(huì )導致儀表無(wú)法恢復的機械損傷 ;若儀表量程遠大于實(shí)際參數,測量結果無(wú)法滿(mǎn)足精度要求--故合理選擇儀表量程是精準測量的基礎。
推薦量程選擇 :*大流量不超過(guò)滿(mǎn)刻度的 95% ;正常流量為滿(mǎn)刻度的 70% ~ 85% ;*小流量不小于滿(mǎn)刻度的 30%。此外,DCS 側量程需與儀表量程保持一致。
(2)儀表不具備溫壓補償功能
煙氣流量計與測量介質(zhì)無(wú)關(guān)是指其體積流量不受溫度、壓力變化影響,但如需計量被測介質(zhì)的質(zhì)量或標準狀態(tài)下體積,就需判別蒸汽狀態(tài)并測量實(shí)時(shí)壓力、溫度等熱工狀態(tài)參數,即在蒸汽工況偏離設計工況時(shí),將蒸汽的密度對測量結果的影響予以修正 ;如儀表不具備溫壓補償功能,數據處理不當將引入不必要的誤差。
(3)安裝條件不滿(mǎn)足儀表要求
流體特性直接影響測量結果,而流體特性很大程度上受安裝條件影響。安裝條件考慮因素有儀表的流動(dòng)方向,上下游管道狀況,閥門(mén)位置,防護性輔助設備,非定長(cháng)流(如脈動(dòng)流)情況,電氣干擾和維護空間等。參見(jiàn)“DL/T 5182-2004”,孔板流量計直管段要求--上游 :5 ~ 80 倍工藝管道直徑,下游 :2 ~ 8 倍工藝管道直徑 ;煙氣流量計直管段要求--上游 :15~50 倍工藝管道直徑(如有束流導直器時(shí),上游直段長(cháng)度 12D),下游 :5 倍工藝管道直徑。
(4)安裝不當或儀表工藝粗糙
儀表安裝需保證測量管道與工藝管道同軸,安裝法蘭墊子時(shí)要注意不要凸出管內徑 ;安裝時(shí)還應盡可能的減小因被測介質(zhì)脈動(dòng)引起的內部震動(dòng)及因動(dòng)力引起的外部震動(dòng)。
(5)蒸汽相變產(chǎn)生的附加誤差
隨著(zhù)工況(壓力、溫度等)的變化,過(guò)熱蒸汽可能會(huì )因熱量損失從過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài),此時(shí)如仍按過(guò)熱蒸汽規律進(jìn)行密度計算將會(huì )帶來(lái)附加誤差。而飽和蒸汽在管道傳輸過(guò)長(cháng)中,由于散熱而溫度降低,壓力下降,很難保證蒸汽干度,出現凝結水的密度遠大于蒸汽 ;同時(shí),當管道保溫良好,流動(dòng)阻力損失很大時(shí)(管道上有開(kāi)度很小的閥門(mén),減壓裝置等),飽和蒸汽很可能會(huì )由于壓力急劇降低而變成過(guò)熱蒸汽(熱力學(xué)上的絕熱節流效應),上述情況都可能引起蒸汽密度變化,從而產(chǎn)生誤差。
4 總結
通過(guò)綜合對比,筆者推薦蒸汽流量測量采用孔板流量計及煙氣流量計進(jìn)行測量,進(jìn)而又對其適用工況及優(yōu)缺點(diǎn)等展開(kāi)對比分析,并就常見(jiàn)儀表誤差進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,旨為更好地滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際測量需要。
管道煙氣流量計
電廠(chǎng)煙氣流量計
脫硝煙氣流量計,電廠(chǎng)煙氣流量計
脫硝煙氣流量計,不銹鋼煙氣流量計
靶式煙氣流量計,脫硝煙氣流量計
測煙氣流量計,脫硝煙氣流量計
鍋爐煙氣流量計在測量飽和蒸汽中對于生產(chǎn)效率的提升
電廠(chǎng)煙氣流量計,管道煙氣流量計
脫硝煙氣流量計在測量蒸汽時(shí)產(chǎn)生誤差的來(lái)源及解決
電廠(chǎng)煙氣流量計,測量煙氣的流量計
有效增加火電廠(chǎng)煙氣流量計使用壽命的日常維護方法說(shuō)明
管道煙氣流量計在氣田生產(chǎn)中使用情況與計量問(wèn)題分析
煙氣流量計在測量飽和蒸汽中對于生產(chǎn)效率的提升
煙氣流量計在電廠(chǎng)脫硝系統蒸汽耗量過(guò)大問(wèn)題中的分析
工程設計中插入式煙氣流量計插入深度的選擇
淺談煙氣流量計在工業(yè)行業(yè)的應用
煙氣流量計的信號組成及處理與系統實(shí)現
對煙氣流量計制造過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化設計
淺析電廠(chǎng)煙氣流量計在鉆井檢測系統方面的應用
淺析高溫煙氣流量計安全系統的開(kāi)發(fā)與應用
關(guān)于熱式煙氣流量計的抗干擾與電磁兼容特性分析
脫硝煙氣流量計的原理選用及安裝維護與故障處理
脫硫煙氣流量計在電廠(chǎng)脫硝系統蒸汽耗量過(guò)大的問(wèn)題分析
鍋爐煙氣流量計的信號組成及處理與系統試驗分析
關(guān)于管道煙氣流量計在汽輪機改造中的應用及安裝調試
電廠(chǎng)煙氣流量計的原理工作流程與運行參數及常見(jiàn)問(wèn)題處理
高溫煙氣流量計
高溫煙氣流量計選型
脫硫煙氣流量計,高溫煙氣流量計
不銹鋼煙氣流量計,測煙氣流量用什么流量計
1 研究背景
蒸汽,作為火電廠(chǎng)*重要的二次能源之一,其流量測量對于節能降耗,降低運營(yíng)成本,提高經(jīng)濟效益具有重要意義--但其測量受到諸多因素限制、影響,如介質(zhì)特性、儀表選型、現場(chǎng)安裝等,大大增加了測量難度。隨著(zhù)生產(chǎn)及運維對測量精度的要求日益提高,蒸汽流量測量方法的選擇及誤差分析得到了越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注。
蒸汽分為過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽。飽和狀態(tài)下的液體稱(chēng)為飽和液體,其對應的蒸汽是飽和蒸汽,但*初只是濕飽和蒸汽,待蒸汽中的水分完全蒸發(fā)后才是干飽和蒸汽。蒸汽從不飽和到濕飽和再到干飽和的過(guò)程溫度是不增加的,干飽和之后繼續加熱則溫度會(huì )上升,成為過(guò)熱蒸汽。蒸汽在不同的溫度、壓力下密度不同,因而測量質(zhì)量流量時(shí)要溫壓補償 ;對于飽和蒸汽,其溫度與密度有一一對應關(guān)系,一般只需進(jìn)行壓力補償即可。
2 測量原理及對比分析
選擇蒸汽流量測量?jì)x表應考慮 5 個(gè)主要因素,即被測流體特性、安裝條件、環(huán)境條件、儀表性能及維護需求。此外,在實(shí)際工程應用中,儀表的選擇還應綜合考慮以下問(wèn)題 :
(1)測量目的 :如商貿結算和儲運測量對準確度要求較高,而過(guò)程控制連續監測一般要求有良好的可靠性及重復性(精密度);
(2)壓力損失 :尤其是對于大口徑管路測量,壓力損失會(huì )直接影響能量消耗。
通過(guò)上述分析不難得出,蒸汽流量測量采用孔板流量計或煙氣流量計較為理想。
孔板流量計是依據在已知有關(guān)參數的條件下,根據流動(dòng)連續性原理和伯努利方程可以推導出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。它具有如下優(yōu)點(diǎn) :①應用*為廣泛,全部單相流體均可使用 ;②結構易于復制,簡(jiǎn)單、牢固、性能穩定可靠,價(jià)格低廉 ;③檢測件(特別是標準型)為全**通用,并得到了國際標準化組織和國際計量組織的認可 ;④無(wú)需個(gè)別校準即可投用 ;⑤同原理儀表擴展類(lèi)型廣泛,可替換性強。但其測量同樣具有一定局限性 :①由于眾多因素的影響錯綜復雜,精確度難于大幅度提高 ;②受限于流量系數與雷諾數,一般儀表量程比 3 ∶ 1 ~ 4 ∶ 1 ;③有較長(cháng)的直管段長(cháng)度要求 ;④壓力損失大 ;⑤長(cháng)期使用精度難以保證,需要定期維護、檢修維護量大。
煙氣流量計是利用卡曼渦街原理,即流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí),在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)。它具有如下優(yōu)點(diǎn) :①適用流體種類(lèi)多,液、氣、蒸汽及部分混相流皆可應用 ;②在一定雷諾數范圍內,輸出信號不受流體物性及組份影響,可在一種典型介質(zhì)中校準,用于各種介質(zhì) ;③結構簡(jiǎn)單牢固、無(wú)可動(dòng)部件,安裝方便,運維可靠 ;④準確度較高,無(wú)零點(diǎn)漂移,量程比較大(10 :1 或 20 :1 更大);⑤壓損?。s為孔板流量計的 1/2~1/4),具有一定節能意義 ;⑥性?xún)r(jià)比較高。但其測量也具有一定局限性 :①不適于低雷諾系數測量 ;②管道內流速分布應為充分發(fā)展流,被測管道上、下游直管段條件要求較為苛刻 ;③儀表系數較低,口徑越大越低,適用于中、小口徑測量 ;④不適用于振動(dòng)大或脈動(dòng)流工況。
3 常見(jiàn)誤差分析
常見(jiàn)誤差來(lái)源主要分為以下幾點(diǎn)。
(1)參數調整或量程選擇有誤
如儀表量程小于實(shí)際參數,不僅無(wú)法正常量,且長(cháng)時(shí)間故障運行可能會(huì )導致儀表無(wú)法恢復的機械損傷 ;若儀表量程遠大于實(shí)際參數,測量結果無(wú)法滿(mǎn)足精度要求--故合理選擇儀表量程是精準測量的基礎。
推薦量程選擇 :*大流量不超過(guò)滿(mǎn)刻度的 95% ;正常流量為滿(mǎn)刻度的 70% ~ 85% ;*小流量不小于滿(mǎn)刻度的 30%。此外,DCS 側量程需與儀表量程保持一致。
(2)儀表不具備溫壓補償功能
煙氣流量計與測量介質(zhì)無(wú)關(guān)是指其體積流量不受溫度、壓力變化影響,但如需計量被測介質(zhì)的質(zhì)量或標準狀態(tài)下體積,就需判別蒸汽狀態(tài)并測量實(shí)時(shí)壓力、溫度等熱工狀態(tài)參數,即在蒸汽工況偏離設計工況時(shí),將蒸汽的密度對測量結果的影響予以修正 ;如儀表不具備溫壓補償功能,數據處理不當將引入不必要的誤差。
(3)安裝條件不滿(mǎn)足儀表要求
流體特性直接影響測量結果,而流體特性很大程度上受安裝條件影響。安裝條件考慮因素有儀表的流動(dòng)方向,上下游管道狀況,閥門(mén)位置,防護性輔助設備,非定長(cháng)流(如脈動(dòng)流)情況,電氣干擾和維護空間等。參見(jiàn)“DL/T 5182-2004”,孔板流量計直管段要求--上游 :5 ~ 80 倍工藝管道直徑,下游 :2 ~ 8 倍工藝管道直徑 ;煙氣流量計直管段要求--上游 :15~50 倍工藝管道直徑(如有束流導直器時(shí),上游直段長(cháng)度 12D),下游 :5 倍工藝管道直徑。
(4)安裝不當或儀表工藝粗糙
儀表安裝需保證測量管道與工藝管道同軸,安裝法蘭墊子時(shí)要注意不要凸出管內徑 ;安裝時(shí)還應盡可能的減小因被測介質(zhì)脈動(dòng)引起的內部震動(dòng)及因動(dòng)力引起的外部震動(dòng)。
(5)蒸汽相變產(chǎn)生的附加誤差
隨著(zhù)工況(壓力、溫度等)的變化,過(guò)熱蒸汽可能會(huì )因熱量損失從過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài),此時(shí)如仍按過(guò)熱蒸汽規律進(jìn)行密度計算將會(huì )帶來(lái)附加誤差。而飽和蒸汽在管道傳輸過(guò)長(cháng)中,由于散熱而溫度降低,壓力下降,很難保證蒸汽干度,出現凝結水的密度遠大于蒸汽 ;同時(shí),當管道保溫良好,流動(dòng)阻力損失很大時(shí)(管道上有開(kāi)度很小的閥門(mén),減壓裝置等),飽和蒸汽很可能會(huì )由于壓力急劇降低而變成過(guò)熱蒸汽(熱力學(xué)上的絕熱節流效應),上述情況都可能引起蒸汽密度變化,從而產(chǎn)生誤差。
4 總結
通過(guò)綜合對比,筆者推薦蒸汽流量測量采用孔板流量計及煙氣流量計進(jìn)行測量,進(jìn)而又對其適用工況及優(yōu)缺點(diǎn)等展開(kāi)對比分析,并就常見(jiàn)儀表誤差進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,旨為更好地滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際測量需要。
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