锅炉蒸汽流量计量问题分析整理

　　锅炉蒸汽流量计量问题分析整理：

　　锅炉蒸汽流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小，量程范围大，精度高，在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高，维护量小。仪表参数能长期稳定。本仪表采用压电应力式传感器，可靠性高，有模拟标准信号，也有数字脉冲信号输出，容易与计算机等数字系统配套使用，是一种比较先进、理想的流量仪表。

　　1 锅炉产汽量比进水量大2%（因进水流量水温比设计低50℃，未补偿、修正）

　　1.1 存在问题

　　青岛某热电厂一台220t/h直流锅炉，产汽流量比进水量大2%，做了各项检查校验均无果。

　　1.2 分析与诊断

　　在设计上，产汽流量和进水流量均用孔板流量计。锅炉一直满负荷运行，工况稳定。因是直流锅炉，产汽流量应与进水流量相等。

　　就流量计的精确度等级而言，因孔板流量计测量蒸汽流量，系统不确定度能达到1.5%，测量水流量，系统不确定度能达到1%，两套表之间极限误差能达到±2.5%已属正常。但为什么有的系统相差比较大呢？是否还有其他原因造成呢？于是，对孔板计算书进行复算，并对两套流量测量系统的方方面面作了较全面的调查，均未发现问题。最后，当问到实际运行的工况参数与孔板计算书上的设计参数是否偏离时，提问者解释除氧水在进流量计之前，因高温加热器未开，所以水温比设计温度低50℃。由于该套进水流量计未带温度补偿，查阅了水的密度表，除氧水在温度低了50℃后，其密度增大4%，从而使水流量示值偏低2%。

　　1.3 讨论

　　（1）差压式流量计用来测量水流量时，由于流体密度偏离设计值，引入的误差可以用下面方法计算。

　　差压式流量计的一般计算公式为：

　　式中　qm—质量流量，kg/s；

　　C—流出系数；

　　ε—可膨胀系数；

　　β—直径比，β=d/D；

　　d—工作条件下节流件的孔径，m；

　　D—工作条件下上游管道内径，m；

　　Δp—差压，Pa；

　　ρ—上游流体密度，kg/m3。

　　对式（1）qm、Δp、ρ1三个参数是变量，对已确定的同一台仪表C、ε、β、d是固定的，π是圆周率可归纳为仪表系数k，则式（1）可改变为式（2）。

　　式中　qm—质量流量，kg/s；

　　k—仪表系数，

　　Δp—差压，Pa；

　　ρ1—节流件正端取压口平面上的流体密度，kg/m3。

　　而仪表按孔板计算书所设置的数据之后所显示的流量却为：

　　式中　q'm —仪表显示的质量流量，kg/s；

　　ρ1d—设计状态流体密度，kg/m3；

　　其余符号的意义同式（1）。

　　于是，由于流体密度偏离设计值所引起的示值误差为：

　　当ρ1=1.04ρ1d时，Eρ≈-2%。

　　（2）这是个典型的液体密度偏离设计值，从而产生流量测量误差的例子，上面所做的分析对其他液体也适用。

　　（3）解决方法及实效

　　用户将水流量测量结果乘上1.02的校正系数后，就与蒸汽流量计显示值相符，从而使困扰仪表人员很长时间的难题得以解决。

　　2 锅炉房汽表分表与总表在冬季示值相同，而夏季相差20%（因分表中有一台通径太大，在夏季用量太小，进入小信号切除区，小流量信号被全部切为零）

　　2.1 存在问题

　　上海某大厦锅炉房有4台10t/h锅炉，经分配器送7个用户，进入分配器的4路管和出分配器的7路管上均装有涡街流量计，因是饱和蒸汽，所以均有压力补偿。见图1。

　　图1 锅炉房蒸汽计量系统

　　仪表投运后，适逢冬季，4台锅炉开3台，产汽量最高达28t/h。7台分表之和与产汽量总和相差无几。

　　冬去春来，随着气温的升高，锅炉产汽与用汽的计量偏差逐渐增大，11套蒸汽表全部安装在锅炉房内，进分配器的流量大，出分配器的流量小，到夏季，七条支管路用汽流量比锅炉出汽流量小20%。显然不是真正的管路损失，而是表计误差造成的。

　　2.2 分析与诊断

　　调阅了计量数据记录，因为夏季只开1台锅炉，24h总发汽量只有49t。这样小的流量对于锅炉蒸汽表来说还问题不大，因为每台锅炉装的涡街流量计均为DN150通径。问题大的是1台分表FIQ—05A，这台表安装在DN300管道上，原只是估算，考虑在冬季最大耗汽量可能达到20t/h，据此选了DN200涡街流量计，其最小可测流量为2.1t/h（流体为P=0.87MPa饱和蒸汽）。因为制造厂只保证在流量范围内计量正确，而涡街流量计小信号切除范围较大，只用到2t/h的小流量时有可能进入小信号切除区，已在小信号切除区内，因此FIQ—05A在用到小流量信号时流量显示不出来，显示为零。这种场合，用户方用汽的流量只是其他6条支路的流量之和，缺少了FIQ—05A的小流量信号，故总线的用汽量比锅炉出汽量小了20%。显然，原来选用FIQ—05A涡街流量计通径太大。后来业主单位根据实际运行数据，作了调整，在DN200涡街流量计旁边再并联1台DN80的涡街流量计（FIQ—05B），夏季将FIQ—05A大表停掉。将FIQ—05B小表投入使用，经此改造后，夏季的白天和夜间的流量均在其可测范围内，从而使进出分配器的流量数据恢复平衡。

　　3 锅炉负荷小时汽水平衡好，负荷大时平衡差（因涡街流量计某些厂产品不宜测高流速）

　　3.1 存在问题

　　上海某热力公司增设一台锅炉工程，在公开招标中，江苏某市的锅炉厂以最低价中标。该项目中共有9套涡街流量计，但中标单位为了节省投资，未与设计单位沟通，擅自修改为其它厂涡街流量计。

　　锅炉投运初期，负荷较小，锅炉的产汽量与进水流量基本相符。运行一年后锅炉负荷逐渐增大，出现产汽量比进水量低得越来越严重的情况，直至24h总量偏低16%（扣除排污后）。

　　3.2 分析与诊断

　　怀疑锅炉负荷增大后，汽水不平衡是由产汽流量计偏低引起，因此总包（中标）单位将最后选用某厂的产汽量流量计用标准装置检定，因为用水检定时流速较低，最多也只有6m/s，得到的流量系数与铭牌上标出的数值相符。该台仪表放在空气标准装置上检定，检定结果偏差很大，在60m/s流速时，偏低还不止16%，竟达到24%，实际使用时，流速高达每秒几十米，故这个厂的涡街流量计不宜测高速，因而产生高达16%的误差。

　　4 蒸汽锅炉流量计产品优势及特点：

　　1、不受温度、压力的影响，同时不易堵，不易卡，不易结垢，耐高温、高压。

　　2、安全防爆，适用于恶劣环境。

　　3、无可动部件、无空洞缝隙设计，产品无磨损、耐脏污，无需机械维修，使用寿命长。

　　4、采用微功耗高新技术，电池供电的现场显示型流量计，可不断电运行两年以上。

　　5、稳压补偿一体化设计。

　　6、电流输出均为电隔离型，具有良好的共模干扰抑制能力。

　　7、同时显示流量值与累计流量值，不必轮流切换。

　　8、采用抗振探头，有效消除外界振动影响。

　　9、电路采用表面贴装工艺，结构紧凑，可靠性高。

　　10、采用分体式信号转换器，电缆最长10米。

　　11、量程比宽达20:1。

　　12、整体结构设计合理，动态测量范围宽，压力损失小。

　　13、分体式涡街流量计采用不锈钢材质，可适用于腐蚀性介质的测量。

　　14、现场液晶显示，脉冲、4-20mA输出或485通讯，可与工业自动化系统连接。

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