摘要(yao):由标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置組(zu)成的(de) 差壓(ya)式流(liu)量計(ji) 在蒸(zheng)汽計(ji)量上(shang)廣泛(fan)使用(yong),根據(ju)标準(zhun)節流(liu)裝置(zhi) 測量(liang)流體(ti)流量(liang)一般(ban)原理(li),分析(xi)了蒸(zheng)汽密(mi)度對(dui)蒸汽(qi)計量(liang)👅的影(ying)響,比(bi)較了(le)蒸汽(qi)密度(du)求取(qu)的兩(liang)種方(fang)法,提(ti)💋出了(le)一種(zhong)寬量(liang)程比(bi)蒸汽(qi)計量(liang)的方(fang)案,并(bing)闡述(shu)了噴(pen)嘴在(zai)蒸汽(qi)計量(liang)上的(de)應用(yong)優勢(shi)。
0前言(yan)
　　蒸汽(qi)是工(gong)業生(sheng)産中(zhong)重要(yao)的工(gong)藝介(jie)質和(he)二次(ci)能源(yuan),也是(shi)✊城☎️鎮(zhen)市政(zheng)供熱(re)中主(zhu)要的(de)供熱(re)介質(zhi)。随着(zhe)工業(ye)化和(he)城鎮(zhen)化的(de)飛速(su)⛱️發展(zhan),蒸汽(qi)用量(liang)與日(ri)俱增(zeng),蒸汽(qi)消耗(hao)量成(cheng)爲生(sheng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻産運(yun)行經(jing)濟考(kao)核的(de)重🐕要(yao)指标(biao),蒸汽(qi)的準(zhun)确計(ji)量尤(you)爲重(zhong)要,在(zai)廣泛(fan)使用(yong)的蒸(zheng)汽計(ji)量器(qi)‼️具中(zhong),由标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置組(zu)成的(de)差壓(ya)流量(liang)計和(he)渦街(jie)流量(liang)計是(shi)蒸汽(qi)計量(liang)器具(ju)的主(zhu)流選(xuan)擇。
　　節(jie)流裝(zhuang)置具(ju)有結(jie)構簡(jian)單、制(zhi)造容(rong)易、維(wei)護方(fang)便、成(cheng)本較(jiao)低、可(ke)靠性(xing)高等(deng)優點(dian),按照(zhao)标準(zhun)GB/T2624－2006設計(ji)、制造(zao)的标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置,無(wu)需進(jin)行實(shi)流标(biao)定就(jiu)能得(de)到較(jiao)高的(de)測量(liang)精度(du),節流(liu)裝置(zhi)也存(cun)在測(ce)量範(fan)圍小(xiao)、壓力(li)損失(shi)大、檢(jian)定周(zhou)期短(duan)等不(bu)足。 渦(wo)街流(liu)量計(ji) 受工(gong)作原(yuan)理、敏(min)感元(yuan)件和(he)結構(gou)的局(ju)限,在(zai)被測(ce)流體(ti)在⛱️溫(wen)♌度、壓(ya)力高(gao)于一(yi)定數(shu)值時(shi),管道(dao)或環(huan)境振(zhen)動較(jiao)大時(shi),使用(yong)渦街(jie)㊙️流量(liang)計測(ce)量存(cun)在困(kun)難［1］;渦(wo)街流(liu)量計(ji)的檢(jian)定,要(yao)放在(zai)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)上進(jin)行,不(bu)僅拆(chai)裝、搬(ban)運、送(song)檢費(fei)事,而(er)且要(yao)将流(liu)量計(ji)停用(yong)較長(zhang)時間(jian),檢定(ding)成本(ben)和時(shi)間成(cheng)本較(jiao)高;渦(wo)街流(liu)量計(ji)的成(cheng)本,在(zai)儀表(biao)口徑(jing)增大(da)時上(shang)升明(ming)顯,尤(you)其是(shi)在流(liu)體溫(wen)度較(jiao)高(T＞300℃)時(shi)♋,價格(ge)劣勢(shi)尤爲(wei)明顯(xian)。
　　因此(ci)渦街(jie)流量(liang)計在(zai)上世(shi)紀70年(nian)代投(tou)入工(gong)業應(ying)用至(zhi)今,雖(sui)然💁占(zhan)領了(le)标準(zhun)節流(liu)裝置(zhi)的部(bu)分市(shi)場,但(dan)在高(gao)溫、高(gao)壓流(liu)體,管(guan)徑較(jiao)大的(de)測量(liang)對象(xiang)和環(huan)境振(zhen)動較(jiao)🔅大的(de)場合(he),标準(zhun)節流(liu)裝置(zhi)仍是(shi)不可(ke)替代(dai)的,尤(you)其是(shi)熱電(dian)等行(hang)業仍(reng)然普(pu)遍使(shi)用标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置。
1蒸(zheng)汽密(mi)度
1.1标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置測(ce)量流(liu)體流(liu)量一(yi)般原(yuan)理
标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置測(ce)量流(liu)體流(liu)量一(yi)般原(yuan)理表(biao)達式(shi)爲［2］:

　　式(shi)中:qm爲(wei)質量(liang)流量(liang),kg/s;C爲流(liu)出系(xi)數;ε1爲(wei)可膨(peng)脹系(xi)數;d爲(wei)節流(liu)件的(de)開孔(kong)📐直徑(jing);ΔP爲差(cha)壓;ρ1爲(wei)被測(ce)流體(ti)密度(du);β爲直(zhi)徑比(bi),β=d/D,D爲管(guan)道内(nei)徑。
　　在(zai)式(1)中(zhong),β和d爲(wei)常數(shu),C和ε1在(zai)一定(ding)的流(liu)量範(fan)圍之(zhi)内也(ye)可看(kan)作常(chang)數,因(yin)此式(shi)(2)可簡(jian)化爲(wei):

　　從式(shi)(2)可清(qing)楚看(kan)出,儀(yi)表示(shi)值同(tong)ρ1密切(qie)相關(guan)。而蒸(zheng)汽工(gong)況(溫(wen)度t,壓(ya)力P)的(de)變化(hua),必然(ran)使ρ1産(chan)生相(xiang)應的(de)變化(hua)。因此(ci),标準(zhun)節流(liu)裝置(zhi)必須(xu)與用(yong)以求(qiu)取蒸(zheng)汽密(mi)度的(de)工況(kuang)測量(liang)儀表(biao)配合(he),并同(tong)計算(suan)部分(fen)❤️一起(qi)組成(cheng)蒸汽(qi)質量(liang)流量(liang)計,才(cai)能保(bao)證測(ce)量精(jing)度。
1.2蒸(zheng)汽密(mi)度求(qiu)取方(fang)法
　　水(shui)蒸汽(qi)的物(wu)理性(xing)質與(yu)理想(xiang)氣體(ti)大不(bu)相同(tong),不能(neng)采用(yong)♊理想(xiang)氣體(ti)狀态(tai)方程(cheng)進行(hang)密度(du)補償(chang),需先(xian)求取(qu)蒸😍汽(qi)密㊙️度(du)再㊙️做(zuo)密度(du)補償(chang)。蒸汽(qi)密度(du)的求(qiu)取方(fang)法歸(gui)納起(qi)來主(zhu)要是(shi)采用(yong)數學(xue)模型(xing)法和(he)計算(suan)機查(cha)表法(fa)兩類(lei)［3］。
(1)數學(xue)模型(xing)法
①一(yi)次函(han)數法(fa)。這種(zhong)方法(fa)的顯(xian)著特(te)點是(shi)簡單(dan),适用(yong)飽和(he)蒸✏️汽(qi),其表(biao)🏃達式(shi)爲:
ρ=AP+B(3)
　　式(shi)中:ρ爲(wei)蒸汽(qi)密度(du),kg/m3;P爲蒸(zheng)汽絕(jue)對壓(ya)力,MPa;A、B爲(wei)系數(shu)和常(chang)數。
　　式(shi)(3)不足(zu)之處(chu)是僅(jin)在較(jiao)小的(de)壓力(li)範圍(wei)内變(bian)化适(shi)用,壓(ya)力變(bian)化範(fan)圍較(jiao)大時(shi),由于(yu)誤差(cha)太大(da),就不(bu)适用(yong)了。因(yin)爲對(dui)于飽(bao)和蒸(zheng)汽㊙️來(lai)說,ρ=f(P)是(shi)一條(tiao)曲線(xian),用一(yi)條直(zhi)線拟(ni)合它(ta),範圍(wei)越大(da),當然(ran)🏃誤差(cha)越大(da)。
　　解決(jue)這個(ge)矛盾(dun)的方(fang)法是(shi)分段(duan)拟合(he),即在(zai)不同(tong)的壓(ya)力段(duan)采用(yong)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不同(tong)的系(xi)數和(he)常數(shu)。表1所(suo)示爲(wei)不同(tong)壓力(li)段對(dui)應的(de)不同(tong)密度(du)計算(suan)👄式［4］。

②用(yong)指數(shu)函數(shu)拟合(he)密度(du)曲線(xian)。使用(yong)較多(duo)的是(shi):

　　式(4)描(miao)述的(de)是一(yi)條曲(qu)線,用(yong)它來(lai)拟合(he)飽和(he)蒸汽(qi)ρ=f(P)曲線(xian)🚶能得(de)📧到更(geng)高☀️的(de)精度(du),但是(shi)在壓(ya)力變(bian)化範(fan)圍較(jiao)大的(de)情況(kuang)下,仍(reng)有千(qian)分之(zhi)幾的(de)誤差(cha)。
③狀态(tai)方程(cheng)法。狀(zhuang)态方(fang)程法(fa)用于(yu)計算(suan)過熱(re)蒸汽(qi)密度(du),其中(zhong)⭐著名(ming)🌂的有(you)烏卡(ka)諾維(wei)奇狀(zhuang)态方(fang)程和(he)莫裏(li)爾狀(zhuang)态方(fang)程,狀(zhuang)态方(fang)🌈程的(de)計算(suan)公式(shi)較爲(wei)複雜(za),在儀(yi)表常(chang)♍用數(shu)據手(shou)冊及(ji)🍉其他(ta)相關(guan)書籍(ji)資料(liao)中均(jun)有描(miao)述,這(zhe)裏不(bu)做贅(zhui)述。
(2)計(ji)算機(ji)查表(biao)法現(xian)在國(guo)際上(shang)通用(yong)的蒸(zheng)汽密(mi)度表(biao)是根(gen)據“工(gong)業用(yong)1697年IFC公(gong)式”計(ji)算出(chu)來的(de)。根據(ju)現有(you)的過(guo)熱蒸(zheng)汽密(mi)度表(biao),查取(qu)與溫(wen)度、壓(ya)力相(xiang)對應(ying)的過(guo)熱蒸(zheng)汽密(mi)度,對(dui)于蒸(zheng)汽密(mi)度表(biao)中兩(liang)點之(zhi)間的(de)數據(ju),采用(yong)數學(xue)内插(cha)法處(chu)理确(que)定。
表(biao)2的過(guo)熱蒸(zheng)汽密(mi)度表(biao)中,将(jiang)壓力(li)以0.1MPa爲(wei)間距(ju)劃分(fen)5個區(qu)間🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,将(jiang)🧡溫度(du)以10℃爲(wei)間距(ju)劃分(fen)爲7個(ge)區間(jian),在壓(ya)力、溫(wen)度區(qu)間内(nei)可🏃🏻采(cai)用🛀🏻線(xian)性内(nei)插法(fa)計算(suan)求取(qu)蒸汽(qi)密度(du)。例:過(guo)熱蒸(zheng)🙇‍♀️汽實(shi)測壓(ya)力爲(wei)2.82MPa,實測(ce)溫度(du)爲282℃,求(qiu)取過(guo)熱蒸(zheng)汽密(mi)度。


　　通(tong)用流(liu)量演(yan)算器(qi)可将(jiang)蒸汽(qi)密度(du)表裝(zhuang)入其(qi)内存(cun)中,在(zai)CPU的控(kong)✊制下(xia),模拟(ni)人工(gong)查表(biao)的方(fang)法,采(cai)用計(ji)算機(ji)查表(biao)與線(xian)性内(nei)插相(xiang)結合(he)的技(ji)術,能(neng)得到(dao)人工(gong)查表(biao)相同(tong)的精(jing)度。
2寬(kuan)量程(cheng)比計(ji)量方(fang)案
　　蒸(zheng)汽消(xiao)耗受(shou)熱負(fu)荷變(bian)化制(zhi)約,流(liu)量變(bian)化範(fan)圍廣(guang),有時(shi)甚至(zhi)隻✌️有(you)滿量(liang)程的(de)百分(fen)之幾(ji),如果(guo)要保(bao)證差(cha)壓式(shi)流量(liang)計在(zai)蒸汽(qi)計量(liang)全量(liang)程範(fan)圍内(nei)的測(ce)量精(jing)度,必(bi)須想(xiang)辦法(fa)擴大(da)差壓(ya)⭐式流(liu)量計(ji)的量(liang)程比(bi)。
　　标準(zhun)節流(liu)裝置(zhi)測量(liang)範圍(wei)不理(li)想,這(zhe)主要(yao)是由(you)其測(ce)量原(yuan)㊙️理決(jue)定的(de),由式(shi)(8)可知(zhi),對流(liu)量測(ce)量範(fan)圍度(du)影響(xiang)最大(da)的因(yin)素是(shi)差壓(ya)測量(liang)🔴不确(que)定度(du),其表(biao)達式(shi)爲
量(liang)測量(liang)不确(que)定度(du)的影(ying)響爲(wei)1%。即爲(wei)了獲(huo)得±1%的(de)流量(liang)測量(liang)精♊度(du)🔆,如果(guo)選用(yong)的是(shi)0.075精度(du)等級(ji)的差(cha)壓變(bian)送器(qi),隻有(you)當✂️差(cha)壓✊大(da)于3.75%,即(ji)流量(liang)小于(yu)19.36%FS時,才(cai)能保(bao)證精(jing)度。
　　差(cha)壓變(bian)送器(qi) ,其差(cha)壓低(di)端的(de)示值(zhi)誤差(cha)無法(fa)進一(yi)步減(jian)小的(de)原因(yin)❓是其(qi)精度(du)并非(fei)可以(yi)任意(yi)确定(ding),而且(qie)受膜(mo)盒面(mian)積、環(huan)境溫(wen)度以(yi)及長(zhang)💛期漂(piao)移等(deng)因素(su)制約(yue),爲了(le)提高(gao)相對(dui)流量(liang)較小(xiao)時的(de)差壓(ya)測量(liang)精度(du),另外(wai)增設(she)一台(tai)低量(liang)程差(cha)壓變(bian)送器(qi)是一(yi)個行(hang)之有(you)效的(de)方法(fa)。
例如(ru),有一(yi)蒸汽(qi)流量(liang)測量(liang)對象(xiang),最大(da)流量(liang)100t/h,最小(xiao)流量(liang)3t/h,常用(yong)⛹🏻‍♀️壓💔力(li)1.1MPa,常用(yong)溫度(du)250℃,公稱(cheng)通徑(jing)DN500,高量(liang)程差(cha)壓變(bian)送器(qi)測量(liang)範圍(wei):0～100kPa,低量(liang)程差(cha)壓變(bian)送器(qi)測量(liang)範圍(wei):0～3.75kPa。兩台(tai)0.075級精(jing)度等(deng)級的(de)差壓(ya)變送(song)器,在(zai)雙量(liang)程流(liu)量演(yan)算器(qi)的配(pei)合下(xia),選定(ding)合适(shi)的高(gao)低量(liang)程切(qie)換點(dian),在流(liu)量量(liang)程3～100%範(fan)圍内(nei),qmqm爲1.25%。
　　上(shang)述寬(kuan)量程(cheng)比計(ji)量方(fang)案中(zhong),流量(liang)測量(liang)不确(que)定度(du)會受(shou)标準(zhun)節流(liu)👨‍❤️‍👨裝置(zhi)流出(chu)系數(shu)C非線(xian)性和(he)可膨(peng)脹系(xi)數ε1偏(pian)離的(de)制約(yue)［5］,采🏃🏻用(yong)通用(yong)流量(liang)演算(suan)器實(shi)時計(ji)算流(liu)出系(xi)數C和(he)可膨(peng)脹㊙️系(xi)數ε1,對(dui)其影(ying)響🌏進(jin)行在(zai)線修(xiu)正。
3噴(pen)嘴
　　目(mu)前蒸(zheng)汽計(ji)量應(ying)用中(zhong)普遍(bian)使用(yong)的标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置是(shi)标準(zhun)孔闆(pan),标準(zhun)孔闆(pan)的入(ru)口直(zhi)角銳(rui)利度(du)在流(liu)體沖(chong)刷下(xia)易發(fa)生鈍(dun)化👌,國(guo)内有(you)關部(bu)門曾(ceng)對新(xin)裝标(biao)準孔(kong)闆進(jin)行跟(gen)蹤校(xiao)驗,在(zai)标準(zhun)孔♊闆(pan)連續(xu)使用(yong)2－3個月(yue)時,鈍(dun)化引(yin)起的(de)流出(chu)系數(shu)偏度(du)在1－3%,個(ge)别嚴(yan)重的(de)在4%以(yi)上,測(ce)量誤(wu)差明(ming)顯增(zeng)大。
　　解(jie)決标(biao)準孔(kong)闆鈍(dun)化問(wen)題的(de)最好(hao)方法(fa)是采(cai)用ISA1932噴(pen)嘴,如(ru)圖1所(suo)示,ISA1932噴(pen)嘴的(de)入口(kou)爲光(guang)華曲(qu)面,不(bu)易磨(mo)損,流(liu)出系(xi)數非(fei)常👅穩(wen)定,JJG640－2016檢(jian)定規(gui)程規(gui)定ISA1932噴(pen)嘴的(de)檢定(ding)周期(qi)爲4年(nian),而标(biao)📞準孔(kong)闆檢(jian)定周(zhou)期爲(wei)2年［6］。再(zai)者,噴(pen)嘴在(zai)相同(tong)流量(liang)和相(xiang)同β值(zhi)條件(jian)下,永(yong)久壓(ya)力損(sun)失比(bi)孔闆(pan)小得(de)多,僅(jin)爲孔(kong)闆的(de)50～60%,有利(li)于減(jian)小能(neng)耗。長(zhang)期運(yun)行情(qing)況表(biao)明⭕,由(you)于噴(pen)嘴在(zai)結構(gou)上的(de)優勢(shi)具🔅有(you)耐沖(chong)擊抗(kang)變形(xing)的優(you)點,适(shi)用于(yu)高溫(wen)、高壓(ya)、高流(liu)速的(de)蒸🈲汽(qi)介質(zhi)。

4結語(yu)
　　由标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置組(zu)成的(de)差壓(ya)式流(liu)量計(ji),在蒸(zheng)汽計(ji)☁️量應(ying)用中(zhong)需将(jiang)經典(dian)技術(shu)與現(xian)代技(ji)術相(xiang)結合(he),合理(li)地選(xuan)用流(liu)💋量計(ji)算機(ji)和ISA1932噴(pen)嘴,實(shi)現蒸(zheng)汽工(gong)況密(mi)度實(shi)時計(ji)算和(he)在線(xian)❤️補償(chang)功能(neng),克服(fu)💜傳統(tong)節㊙️流(liu)裝置(zhi)量程(cheng)比小(xiao)、阻力(li)損失(shi)大、容(rong)易變(bian)形、檢(jian)定周(zhou)期短(duan)等缺(que)點,以(yi)滿足(zu)蒸汽(qi)計量(liang)寬量(liang)程、精(jing)度和(he)低能(neng)耗的(de)新要(yao)求。上(shang)述計(ji)量器(qi)具配(pei)備方(fang)案在(zai)蒸汽(qi)計量(liang)應用(yong)中已(yi)日趨(qu)成熟(shu),并在(zai)石化(hua)、化工(gong)、熱電(dian)、冶金(jin)以及(ji)城市(shi)供熱(re)等行(hang)業中(zhong)得到(dao)了廣(guang)泛應(ying)👅用。

以(yi)上内(nei)容源(yuan)于網(wang)絡，如(ru)有侵(qin)權聯(lian)系即(ji)删除(chu)!