影響蒸汽流量計(jì)精度的因素以及提升精度的方法

在工業(yè)生產(chǎn)中的蒸汽流量測量中，蒸汽主要分為過熱蒸汽和飽和蒸汽，主要用途是加熱或者加濕，產(chǎn)生動力，作為驅(qū)動，在生產(chǎn)中起著非常重要的作用。然而，由于蒸汽的特殊性質(zhì)，經(jīng)常會出現(xiàn)測量不準(zhǔn)確的情況。如何有效提高蒸汽流量測量的準(zhǔn)確性一直是人們追求的目標(biāo)。根據(jù)常見的進(jìn)口孔板流量計(jì)的品牌美國威盾VTON的應(yīng)用案例統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)和產(chǎn)品中用于測量蒸汽的儀表，常見的有孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、彎管流量計(jì)等。，但是進(jìn)口孔板流量計(jì)被廣泛使用。分析了一些用戶在蒸汽流量測量精度低的原因。本文根據(jù)美國威盾VTON蒸汽流量測量的具體情況，主要從一次節(jié)流元件、壓力管道、密度補(bǔ)償和相關(guān)系數(shù)的影響等方面對孔板流量計(jì)進(jìn)行分析，并提出提高測量精度的方法。

一，主要測量元件引起的誤差

孔板流量計(jì)中的節(jié)流元件是一個尖銳的直角邊，流體在節(jié)流元件的入口處收縮。根據(jù)伯恩哈德方程，流量增加，壓力降低?？装宓臏y量原理是基于孔板進(jìn)出口的壓差?？装迤解g時，流出系數(shù)增大，導(dǎo)致測量誤差。流出系數(shù)對蒸汽流量測量的影響是普遍的。

測量管也是節(jié)流裝置的組成部分，其結(jié)構(gòu)尺寸對流體流動狀態(tài)有重要影響。測量管不僅滿足前10天和后5天的要求，還要求內(nèi)表面光滑。粗糙管和光滑管的流速分布不同，流出系數(shù)也不同。管道結(jié)垢腐蝕，流出系數(shù)變化，導(dǎo)致測量誤差。

對于孔板入口邊緣的磨損，美國威盾VTON的工程師建議可以選擇標(biāo)準(zhǔn)噴嘴。由于噴嘴進(jìn)口為光滑曲面，其耐磨性、抗污性和抗變形性遠(yuǎn)優(yōu)于孔板，流出系數(shù)的穩(wěn)定性優(yōu)于孔板，壓力損失遠(yuǎn)小于孔板。而且其檢定周期為4年，大大降低了維護(hù)成本。

對于測量管道的問題，美國威盾VTON的工程師建議，，安裝管道時盡量選擇平整度高、質(zhì)量好的管道。如有必要，請定制測量管、連接法蘭、冷凝器等。由專業(yè)制造商生產(chǎn)。用于補(bǔ)償?shù)臏囟群蛪毫y量點(diǎn)也可以統(tǒng)一獲得。雖然一次性投入較高，但由于投入使用后沒有特殊原因，一般不更換，或者服務(wù)周期越長越好，這樣綜合經(jīng)濟(jì)效益還是比較高的。

第二，測量信號的傳輸失真

測量信號傳輸是指孔板前后壓差信號通過壓力管道傳輸?shù)綁翰钭兯推??？装辶髁坑?jì)與渦街流量計(jì)不同，由于結(jié)構(gòu)不同，直接安裝在管道上，因此需要信號傳輸。對于蒸汽流量測量，傳動部分可由閥門、壓力管、冷凝器等部件組成。對于信號傳輸組件，應(yīng)確保傳輸?shù)男盘柌皇д?。在?shí)際使用中，大多數(shù)故障往往是由信號傳輸失真引起的。差壓信號引起的傳輸失真比作為補(bǔ)償?shù)臏囟群蛪毫π盘柺д嬗绊懜螅仨氁鹬匾?。凝汽器在信號傳遞中處于關(guān)鍵位置，凝汽器內(nèi)液位保持一定高度，多余的凝結(jié)水應(yīng)回流至蒸汽管道，以保證凝汽器內(nèi)蒸汽凝結(jié)良好，凝結(jié)水回流暢通。

美國威盾VTON的工程師建議氣相導(dǎo)壓管的一次根閥應(yīng)保證汽相進(jìn)入冷凝器，冷凝器中多余的冷凝液回流到蒸汽管，否則兩個冷凝器的液位不能保持水平，會對差壓信號造成額外的誤差。主根閥應(yīng)盡可能選擇閘閥，以確保壓力信號的平穩(wěn)傳輸并減少測量誤差。

壓力導(dǎo)管應(yīng)加保溫伴熱測量，否則在冬季不能正常工作。無論是電伴熱還是蒸汽伴熱，都要保證兩個壓力管受熱均勻，否則會因壓力管內(nèi)液體密度不同而產(chǎn)生額外的壓差誤差。

通常，用于壓力補(bǔ)償?shù)淖兯推髋c壓力端口不在同一高度。如果變送器低于壓力口，測得的壓力為管道中蒸汽的壓力加上壓力導(dǎo)管中冷凝液產(chǎn)生的壓力，可在變送器中向前傳遞，以消除這部分壓力。使變送器測得的壓力為管道中的實(shí)際蒸汽壓力。

三、蒸汽密度問題引起的誤差

測量蒸汽質(zhì)量流量時，需要根據(jù)蒸汽密度進(jìn)行計(jì)算，由于蒸汽密度計(jì)算不準(zhǔn)確，導(dǎo)致測量誤差。美國威盾VTON的蒸汽流量測量儀中的渦街流量計(jì)以工藝車間提供的蒸汽密度值作為參考值，而不是實(shí)際密度值，得到的蒸汽流量會與實(shí)際流量有誤差。選擇渦街流量計(jì)時，應(yīng)選擇能補(bǔ)償溫度和壓力的型號，并安裝測溫和測壓元件，以獲得溫度和壓力值。當(dāng)用戶選擇美國威盾VTON的孔板流量計(jì)作為蒸汽流量計(jì)時，測量流量由集散控制系統(tǒng)顯示，不做溫度和壓力補(bǔ)償。為了提高測量精度，必須進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償。對于孔板流量計(jì)，在獲取差壓信號的同時，需要測量溫度和壓力信號，并在集散控制系統(tǒng)中通過軟件進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償。

第四，相關(guān)系數(shù)的影響

流出系數(shù)c和膨脹系數(shù)ε在一定范圍內(nèi)可以視為常數(shù)，但當(dāng)蒸汽狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)時，其流出系數(shù)c和膨脹系數(shù)ε會發(fā)生變化，不能視為常數(shù)。在測量小流量時，流出系數(shù)c會隨著雷諾數(shù)的減小而發(fā)生很大的變化。測量高壓時，必須考慮氣體膨脹系數(shù)ε的影響。如果只補(bǔ)償密度變化的影響，即使密度*補(bǔ)償，其他參數(shù)變化的累積誤差仍然會達(dá)到6%左右，其中膨脹系數(shù)ε引入的誤差較大。因此，為了提高儀器的測量精度，除了補(bǔ)償密度之外，還需要考慮整個補(bǔ)償方程中其他參數(shù)變化的補(bǔ)償問題。在DCS的蒸汽測量模塊中，不僅有密度補(bǔ)償方法，還有流出系數(shù)C和膨脹系數(shù)ε的修正方法。只要選擇合適的流量測量模塊，就可以提高蒸汽流量的測量精度。

一般來說，當(dāng)蒸汽品質(zhì)X較高(X≥95%)時，流體可視為單相流體。溫度和壓力補(bǔ)償可以按照通常的方法進(jìn)行。但是有一些錯誤。干燥度越低，密度越高。當(dāng)蒸汽質(zhì)量較低(X<95%)時，管道內(nèi)流體處于兩相流動狀態(tài)。情況嚴(yán)重時，流體分層流動，誤差較大。目前，還沒有在線干燥度測量儀來測量蒸汽的干燥度。美國威盾VTON的工程師建議更好的辦法是加強(qiáng)蒸汽輸送管道的保溫，提高蒸汽的過熱度，使蒸汽干燥度更高，計(jì)量更準(zhǔn)確。

五.結(jié)論

由于被測介質(zhì)的特殊性，用戶如果發(fā)現(xiàn)目前的流量計(jì)測量蒸汽不準(zhǔn)確。美國威盾VTON的工程師建議只有仔細(xì)分析可能的誤差原因，從安裝一次檢測元件到安裝閥門、壓力管道、冷凝器和差壓變送器，然后采取適當(dāng)措施補(bǔ)償蒸汽密度的溫度和壓力，并校正相關(guān)參數(shù)，才能提高蒸汽流量測量的精度。