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            蒸汽流量計量問題分析

            作者: 人氣:發表時間:2018/10/29 15:02:38

            1 鍋爐產汽量比進水量大2%(因進水流量水溫比設計低50℃,未補償、修正)

            1.1 存在問題

            青島某熱電廠一臺220t/h直流鍋爐,產汽流量比進水量大2%,做了各項檢查校驗均無果。

            1.2 分析與診斷

            在設計上,產汽流量和進水流量均用孔板流量計。鍋爐一直滿負荷運行,工況穩定。因是直流鍋爐,產汽流量應與進水流量相等。

            流量計的精確度等級而言,因孔板流量計測量蒸汽流量計,系統不確定度能達到1.5%,測量水流量,系統不確定度能達到1%,兩套表之間極限誤差能達到±2.5%已屬正常。但為什么有的系統相差比較大呢?是否還有其他原因造成呢?于是,對孔板計算書進行復算,并對兩套流量測量系統的方方面面作了較全面的調查,均未發現問題。最后,當問到實際運行的工況參數與孔板計算書上的設計參數是否偏離時,提問者解釋除氧水在進流量計之前,因高溫加熱器未開,所以水溫比設計溫度低50℃。由于該套進水流量計未帶溫度補償,查閱了水的密度表,除氧水在溫度低了50℃后,其密度增大4%,從而使水流量示值偏低2%。

            1.3 討論

            (1)差壓式流量計用來測量水流量時,由于流體密度偏離設計值,引入的誤差可以用下面方法計算。

            差壓式流量計的一般計算公式為:

                (1)

            式中 qm—質量流量,kg/s;

            C—流出系數;

            ε—可膨脹系數;

            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;

            Δp—差壓,Pa;

            ρ—上游流體密度,kg/m3。

            對式(1)qm、Δp、ρ1三個參數是變量,對已確定的同一臺儀表C、ε、β、d是固定的,π是圓周率可歸納為儀表系數k,則式(1)可改變為式(2)。

                (2)

            式中 qm—質量流量,kg/s;

            k—儀表系數,

            Δp—差壓,Pa;

            ρ1—節流件正端取壓口平面上的流體密度,kg/m3。

            而儀表按孔板計算書所設置的數據之后所顯示的流量卻為:

                (3)

            式中 q'm —儀表顯示的質量流量,kg/s;

            ρ1d—設計狀態流體密度,kg/m3;

            其余符號的意義同式(1)。

            于是,由于流體密度偏離設計值所引起的示值誤差為:

                (4)

            當ρ1=1.04ρ1d時,Eρ≈-2%。

            (2)這是個典型的液體密度偏離設計值,從而產生流量測量誤差的例子,上面所做的分析對其他液體也適用。

            (3)解決方法及實效

            用戶將水流量測量結果乘上1.02的校正系數后,就與蒸汽流量計顯示值相符,從而使困擾儀表人員很長時間的難題得以解決。

            2 鍋爐房汽表分表與總表在冬季示值相同,而夏季相差20%(因分表中有一臺通徑太大,在夏季用量太小,進入小信號切除區,小流量信號被全部切為零)

            2.1 存在問題

            上海某大廈鍋爐房有4臺10t/h鍋爐,經分配器送7個用戶,進入分配器的4路管和出分配器的7路管上均裝有渦街流量計,因是飽和蒸汽,所以均有壓力補償。見圖1。

            圖1 鍋爐房蒸汽計量系統

            儀表投運后,適逢冬季,4臺鍋爐開3臺,產汽量最高達28t/h。7臺分表之和與產汽量總和相差無幾。

            冬去春來,隨著氣溫的升高,鍋爐產汽與用汽的計量偏差逐漸增大,11套蒸汽表全部安裝在鍋爐房內,進分配器的流量大,出分配器的流量小,到夏季,七條支管路用汽流量比鍋爐出汽流量小20%。顯然不是真正的管路損失,而是表計誤差造成的。

            2.2 分析與診斷

            調閱了計量數據記錄,因為夏季只開1臺鍋爐,24h總發汽量只有49t。這樣小的流量對于鍋爐蒸汽表來說還問題不大,因為每臺鍋爐裝的渦街流量計均為DN150通徑。問題大的是1臺分表FIQ—05A,這臺表安裝在DN300管道上,原只是估算,考慮在冬季最大耗汽量可能達到20t/h,據此選了DN200渦街流量計,其最小可測流量為2.1t/h(流體為P=0.87MPa飽和蒸汽)。因為制造廠只保證在流量范圍內計量正確,而渦街流量計小信號切除范圍較大,只用到2t/h的小流量時有可能進入小信號切除區,已在小信號切除區內,因此FIQ—05A在用到小流量信號時流量顯示不出來,顯示為零。這種場合,用戶方用汽的流量只是其他6條支路的流量之和,缺少了FIQ—05A的小流量信號,故總線的用汽量比鍋爐出汽量小了20%。顯然,原來選用FIQ—05A渦街流量計通徑太大。后來業主單位根據實際運行數據,作了調整,在DN200渦街流量計旁邊再并聯1臺DN80的渦街流量計(FIQ—05B),夏季將FIQ—05A大表停掉。將FIQ—05B小表投入使用,經此改造后,夏季的白天和夜間的流量均在其可測范圍內,從而使進出分配器的流量數據恢復平衡。

            3 鍋爐負荷小時汽水平衡好,負荷大時平衡差(因渦街流量計某些廠產品不宜測高流速)

            3.1 存在問題

            上海某熱力公司增設一臺鍋爐工程,在公開招標中,江蘇某市的鍋爐廠以最低價中標。該項目中共有9套渦街流量計,施工圖中均為橫河品牌,但中標單位為了節省投資,未與設計單位溝通,擅自修改為其它廠渦街流量計。

            鍋爐投運初期,負荷較小,鍋爐的產汽量與進水流量基本相符。運行一年后鍋爐負荷逐漸增大,出現產汽量比進水量低得越來越嚴重的情況,直至24h總量偏低16%(扣除排污后)。

            3.2 分析與診斷

            懷疑鍋爐負荷增大后,汽水不平衡是由產汽流量計偏低引起,因此總包(中標)單位將最后選用某廠的產汽量流量計用標準裝置檢定,因為用水檢定時流速較低,最多也只有6m/s,得到的流量系數與銘牌上標出的數值相符。該臺儀表放在空氣標準裝置上檢定,檢定結果偏差很大,在60m/s流速時,偏低還不止16%,竟達到24%,實際使用時,流速高達每秒幾十米,故這個廠的渦街流量計不宜測高速,因而產生高達16%的誤差。


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