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                涡街流量计

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                浅谈多种蒸汽流量测量仪表的选型及应用特点

                来源:中国轻工业长沙工程有限公司作者:杨文发表时间:2019-08-19

                摘要:蒸汽作为一种重要的能源物质,在制浆和造纸工段中都需使用蒸汽,为了进行结算或者核算成本,通常需要使用流量计对消耗的蒸汽进行准确计量。目前市场上主要有涡街流量计,差压式流量计(孔板)和阿牛巴流量计可用于蒸汽流量测量。本文通过对蒸汽计量好常用的涡街流量计和差压式流量计(孔板)进行介绍和比较,以便在项目中选择好合适伩表来对蒸汽进行计量。
                 
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                引言
                在制浆造纸工业中,有很多不同的设备和工段都需要利用蒸汽进行加热,造纸厂一般通过自备电站或者所在园区供热管网取得所需蒸汽,
                并在蒸汽主管和重要工段的蒸汽支管上安装流量计对蒸汽流量进行测量。蒸汽计量直接关系到供用汽双方的经济利益,纸厂内部的蒸汽计量结算也同样关系企业的整体经济效益,因此选择合适的流量计对蒸汽进行精确计量很有必要。本文对常用于蒸汽流量测量的差压式流量计(孔板)和涡街流量计进行技术上的介绍和比较,以方便造纸企业根据实际情况选择合适的仪表,对蒸汽进行精确计量。
                 
                1.工作原理
                差压式流量计(孔板)和涡街流量计均属于推理式流量计,差压式流量计以流动连续性方程和伯努利方程为基础,通过推理计算得出流量值;涡街流量计利用流体振动原理通过推理计算得出流量值。下面分别介绍它们的具体工作原理。
                 
                1.1差压式流好计(孔板)
                差压式流量计是一种应用广泛,用量好多的传统流量计。差压式流量计(孔板)的工作原理如下:孔板安装在充满流体的管线中,孔板的存在使孔板上游侧与下游侧之间产生一个静压差,流量越大,差压越大,因此可以利用差压变送器检测差压的大小来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。差压的大小不仅与流量还与其他许多因素有关,如节流装置形式,管道内流体的物理性质(密度,粘度)及流动状况等[1]。质量流量qm可根据公式(1)确定:
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                1.2涡街流置计
                涡街流量计是一种发展迅速并获得广泛应用的新型流量计。其工作原理如下:在流体中设置旋涡发生体,旋涡发生体两侧交替产生有规则的旋涡。旋涡列在旋涡发生体下游非对称排列,假设旋涡的发生频率为f,被测流体平均流速为v,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,可得关系式
                 

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                2.主要特点
                对于差压式流量计(孔板)和涡街流量计这两种不同工作原理的流量计,它们有一些相似的特点,也有一些不同的特点,下面分别介绍如下。
                 
                2.1差压式流量计(孔板)的特点
                孔板流量计结构易于复制,简单,牢固,性能稳定可靠,使用期限长,价格低廉;标准孔板为全世界通用,无需个别校准即可投入使用,并得到国际标准化组织和国际计量组织的认可;测量范围度窄,由于差压信号与流量为平方关系,一般范围度为3:1M:1;现场安装条件要求较高,需要较长的直管段长度;孔板的压损较大。
                 
                2.2涡街流置计的特点
                 
                涡街流量计结构简单牢固,安装维护方便,价格适中;测量范围度宽,可达10:1 ̄20:1或更大,可用于测量大幅波动的工艺过程的流量;输出与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移;压损较小,约为孔板流量计的1/2 ̄1/4;不适用于低雷诺数(R<2xl04)场合;上游侧需要较长的直管段长度才能保证测量准确;仪表系数较低,信号分辨率随口径增大而降低,影响测量精度,固口径不宜过大,一般应用于中小口径(DN25DN300)。
                 
                3.应用注意事项
                当采用差压式流量计(孔板)或者涡街流量计测量蒸汽时,密度是影响流量计特性好主要的物性参数,其数据准确直接影响计量精度。涡街流量计属于速度式流量计,其直接测量的是体积流量,而对蒸汽进行计量需要使用质量流量,因此需要检测蒸汽的密度,只有当密度为常数或密度变动不影响计量精度时才可不必检测。涡街流量计的优点是其检测信号不受物性的影响,但在密度变动时,会影响计量精度。差压式流量计(孔板)在其流量方程中差压和密度处于同等地位,如果选用髙精度差压计,而流体密度却不准确,测量结果也不会准确。由于蒸汽的密度与压力和温度有关,为了得到实际的质量流量,两种流量计均需对压力和温度进行补偿,当所测蒸汽为饱和蒸汽时,压力和温度有一一对应关系,只需测量其中一个信号即可进行补偿,对于过热蒸汽,压力和温度没有对应关系,应同时测量温度和压力进行补偿。以造纸车间为例,通?;嵋肓铰氛羝鞴?,一路为高压过热蒸汽,一路为低压饱和蒸汽,当测量高压蒸汽主管的流量就应同时测量压力和温度信号,然后根据温度和压力进行补偿才能得到准确的蒸汽流量。测量低压蒸汽主管的流量时,则只需测量压力(或者温度),然后根据压力和温度的对应关系即可进行温度和压力的补偿。
                在安装要求方面,差压式流量计(孔板)和涡街流量计均需要很长的上游直管段,以保证管道内流体属于充分发展的管流。上下游直管段长度的要求是保证测量准确度的重要条件,但是目前对于要求的直管段确切长度尚无可靠依据,设计安装时主要依据国家标准要求或者由仪表厂家给出。对于制浆造纸项目,从车间外引入的蒸汽主管一般都有足够的直管段来安装流量计,从车间内分汽缸到用汽点的蒸汽管道一般也有足够长的直管段来安装流量计,因此这两种流量计的这一弱点在制浆造纸项目上都能很好的解决。另外涡街流量计对振动敏感,安装时应尽量避开振动场合或者采取措施降低管道振动的影响,制浆造纸项目主要使用蒸汽作为热源进行加热而不是作为动力源,因此蒸汽主管或者蒸汽支管基本不会有太大的振动,不会使涡街流量计的使用受到限制。
                 
                4.结语
                对于制浆造纸项目中蒸汽流量的测量,选择差压式流量计(孔板)或涡街流量计都可以满足流量测量的要求。在中小口径的应用场合,选择涡街流量计要优于差压式流量计(孔板),因为相比差压式流量计,涡街流量计具有更髙的准确度,更宽的测量范围以及没有零点漂移和压力损失小等优点。在大口径(DN>=400)的应用场合,因涡街流量计的特点,目前好大口径为DN400,因此只能选择差压式流量计(孔板)。
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