锅炉蒸汽流量计量问题分析整理

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  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。

  以上内容为:《锅炉蒸汽流量计量问题分析》


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