摘要:通過(guò)使用新型的抗(kàng)振型渦街流量(liang)計 對飽和蒸汽(qi)流量進行測量(liàng)的實踐,測量數(shù)據的結⛷️果表明(míng)♍達到試驗預期(qi)目的。蒸汽小流(liú)量的測量失真(zhēn)問題和渦街👣流(liu)量計的振動幹(gan)擾問題得到了(le)解決。
0前言
　　蒸汽(qi)已經伴随機車(che)和工業革命走(zǒu)過幾個世紀。迄(qì)今🔱爲⭐止,蒸汽已(yǐ)成爲現代技術(shù)不可或缺的一(yī)部分📧。它被廣泛(fan)應用于食品、紡(fǎng)織、化工、醫藥、電(diàn)力和供熱等工(gong)業領域[",爲現代(dài)社會生産了豐(fēng)富多彩的産品(pin)。
　　蒸汽的使用是(shì)如此廣泛,因此(ci)對蒸汽的流量(liang)測量成爲使用(yòng)各🏃‍♂️方的重要關(guan)注點之一。随着(zhe)蒸汽應.用的發(fa)展,對蒸汽流量(liàng)🏃🏻測量的研究工(gong)作也得到廣泛(fan)開展。
1蒸汽及其(qi)流量測量
1.1蒸汽(qi)概述
　　蒸汽是吸(xi)收潛熱後帶有(yǒu)一定壓力的水(shuǐ)。蒸汽按狀态可(kě)分爲飽和蒸汽(qi)和過熱蒸汽。由(you)鍋爐産生的水(shui)蒸氣爲飽😘和蒸(zhēng)汽,飽和蒸汽加(jia)熱得到過熱蒸(zheng)汽。圖🐆1說明了各(gè)種狀态蒸汽在(zài)不同溫度及壓(yā)力下的轉換關(guān)系。
 
　　飽和蒸汽在(zai)蒸汽中占有相(xiang)當大的比例，而(ér)濕蒸汽是飽和(hé)蒸😘汽實際存在(zai)的幾乎唯--形式(shi)。含有液滴或液(ye)霧的蒸汽稱爲(wèi)濕蒸汽。嚴格來(lái)說，飽和蒸汽或(huò)多或少都含有(yǒu)液滴或液霧的(de)雙相流體，所以(yǐ),不同狀态下不(bú)能用同一氣體(ti)狀态方程式來(lai)描述。飽和蒸🤞汽(qì)中液滴或液霧(wù)的含量反映了(le)蒸汽的質量,一(yi)般用幹度這一(yi)⚽參🚩數來表示。
　　多(duo)年來的研究普(pǔ)遍認爲飽和蒸(zhēng)汽具有如下特(tè)點🏃:
1)飽和蒸汽的(de)溫度與壓力之(zhī)間一一對應,二(èr)者之間隻有一(yi)個獨立變量。
2)飽(bao)和蒸汽容易凝(níng)結,在傳輸過程(cheng)中如有熱量損(sǔn)失,蒸汽中便有(you)液滴或液霧形(xing)成，并導緻溫度(du)與壓力🈲的降低(dī)。
3)準确計量飽和(he)蒸汽流量比較(jiao)困難。因爲飽和(he)蒸汽的幹度難(nan)以保證,一般流(liú)量計都不能準(zhun)确檢測雙相流(liú)體的流量,蒸汽(qi)壓力波動将引(yǐn)起蒸汽密度的(de)變化,流🏃🏻‍♂️量計示(shi)值産生附加誤(wu)差。
1.2蒸汽流量測(cè)量
對于蒸汽流(liú)量測量的研究(jiu)和應用都指出(chu),影響蒸汽流量(liàng)準确計量的因(yin)素主要有以下(xià)幾方面:
1)實際蒸(zheng)汽流量低于流(liú)量計的可精确(que)計量的最小流(liú)量(即量程比不(bu)足);
2)流量計上下(xia)遊安裝的直管(guǎn)段不足(存在流(liú)動擾動);
3)蒸汽的(de)密度補償不正(zhèng)确(測溫測壓不(bu)準);
4)蒸汽中含水(shui)(未作幹度補償(cháng));.
5)現場存在振動(dong)和幹擾(渦街流(liú)量計);
6)差壓傳送(sòng)誤差( 差壓式流(liu)量計 )等等。
　　由于(yu)蒸汽本身的物(wù)理特性,即在輸(shu)送過程中常常(chang)✏️是以汽、水兩相(xiàng)流出現(即飽和(he)蒸汽的幹度小(xiao)于100%),如果在蒸汽(qi)㊙️計量中沒有對(duì)幹度進行修正(zheng)，測量的精度必(bi)定大爲下降[2]。在(zai)蒸汽計量中,爲(wei)實現正确的測(cè)量，研究的一一(yī)個方向是設法(fǎ)保持測量點處(chu)的蒸👅汽幹度以(yi)滿足要求,必要(yào)時還要采取其(qí)他補償措施。近(jìn)年來還有人提(ti)出“以能量替代(dai)質量作爲蒸汽(qì)的結算單位”。
2蒸(zhēng)汽流量計選型(xing)
2.1蒸汽流計的類(lei)型及其優缺點(diǎn)
　　目前在工業上(shang)使用的流量計(ji)的類型非常多(duo),其中适合蒸汽(qì)流量測量的流(liu)量計既有其優(you)點,也有使用上(shang)的缺點。爲✨确保(bao)蒸汽♍流量計的(de)性能和精度,最(zuì)重要的🧡是選用(yong)的流量💜計要符(fú)🧡合所使用的工(gōng)況。表1對各類蒸(zheng)汽流量計的優(you)缺點和應用情(qing)況進行了比較(jiao)。
 
　　國内目前使用(yòng)比較流行的蒸(zhēng)汽流量計有 孔(kong)闆流量計 、 渦街(jie)流量計 等。表2對(duì)某廠1990年在用的(de)流量計進行了(le)初步統計[4],表明(míng)🈲孔闆流量計和(hé)渦街流量計的(de)使用占有主流(liu)地位。
 
　　随着技術(shù)的進步和交流(liu)的增加,孔闆流(liu)量計在精度和(hé)穩定性上的缺(que)陷逐步被行業(yè)人士所認識,近(jìn)年來🛀🏻孔闆流量(liang)計安裝量㊙️減少(shǎo)。而渦街流量計(jì)基于🈲其原理.上(shàng)的固有優勢,70年(nián)代以來得到了(le)迅速發展。據了(le)解,現在日本、歐(ou)美等發達國家(jiā)使用❓渦街流量(liàng)✨計的比例大幅(fú)度上升,已經廣(guǎng)泛用于各個領(ling)域。渦街流量計(ji)在全💰球儀表行(háng)業引起普遍重(zhong)視,被❌公認❄️爲未(wèi)來有發展前景(jing)的流⭐量計之一(yī)。渦街流量計将(jiāng)🌐在🔞未來流量儀(yí)表中占主導地(di)位,是孔闆流量(liang)計的理想替代(dài)産品。國内在近(jìn)幾年開始逐步(bù)使用🔱渦街流量(liàng)計測量蒸汽流(liú)量,取得了不錯(cuo)的效果。
2.2熱帶廠(chǎng)蒸汽工藝條件(jian)與環境
　　熱帶廠(chang)目前使用的蒸(zheng)汽主要由加熱(re)爐爐内管道汽(qì)化産生,蒸汽過(guo)渡儲存在汽包(bao)中。設計要求汽(qì)包工作壓力☁️爲(wèi)0.50~0.80MPa,正常工作壓⁉️力(li)爲0.70MPa左右。汽包産(chǎn)生的蒸汽流量(liàng)爲3.0t/h。蒸汽通過DN100的(de)管道輸送，蒸汽(qì)終端用戶爲☂️食(shí)堂和浴室,蒸汽(qi)主要用于加熱(rè)。圖2對熱帶廠的(de)蒸汽去向作了(le)簡單的說明。.
 
　　熱(rè)帶廠蒸汽使用(yòng)量從一天的時(shi)間段來看,存在(zai)着🏃用量大小變(biàn)🏃🏻化大、短時間集(ji)中用汽、大部分(fen)時間用汽小而(er)均勻的特點。按(an)季節來看，冬季(ji)的用汽量要明(ming)顯大于夏季。表(biao)3對熱帶廠的🐉蒸(zheng)汽使用情況作(zuò)了簡單分析。
 
　　表(biao)3表明,測量熱帶(dài)廠蒸汽流量還(hái)需解決--個小流(liú)量🌏的問✨題。
2.3蒸汽(qi)流量測量方案(àn)
　　由于現場安裝(zhuang)流量計的條件(jian)限制,且蒸汽管(guǎn)道附近的振動(dong)源比較多，受到(dao)頻繁的機械振(zhèn)動影響，因此決(jue)定選用新型的(de)抗振型渦街流(liú)量計。
　　該型渦街(jie)流量計在強度(du)達2g、5~110Hz的強大全向(xiàng)振動幹擾下,所(suo)有滿💜管式氣體(ti)流量計依舊保(bǎo)持優于0.5%精度、插(chā)🏃🏻‍♂️入式氣體流量(liang)計依舊保🛀持優(you)于1.0%的精度。它的(de)所有指标能符(fu)合形式實驗要(yao)求，抗振性能良(liang)好，能解決渦街(jiē)流量計由于振(zhen)動引起誤差的(de)不足📱。
　　經過對檢(jiǎn)測的蒸汽現場(chǎng)數據測量和計(jì)算,發現該蒸汽(qi)處于熱水與蒸(zhēng)汽的臨界點,即(ji)發生溫度或者(zhe)壓力的微弱變(bian)✔️化時,蒸汽可能(néng)轉化爲熱水，也(ye)可能🌈由熱水轉(zhuǎn)化爲蒸汽。
　　根據(jù)熱帶廠蒸汽使(shi)用情況、工藝條(tiáo)件及現場環境(jing);對于可能出❌現(xian)的時爲熱水、時(shí)爲蒸汽的情形(xíng);制定了流量計(ji)🐇的安裝方案，即(ji)在流量計安裝(zhuang)上遊管道适當(dang)位置安裝一隻(zhī)用于減壓的閥(fa)門,使得通過管(guǎn)道的熱水👅因壓(yā)力的大幅度下(xia)降而變成蒸汽(qì)。該方👉案通過降(jiàng)低壓力保證管(guan)道内始終是單(dan)相蒸汽,爲蒸汽(qì)渦街流🚶量計創(chuang)造檢測必💚須的(de)條件。
3效果分析(xi)
　　根據既定方案(an)在現場安裝了(le)抗振型渦街流(liu)量計,安裝後的(de)效💔果見圖3。
 
　　流量(liang)計安裝後進行(háng)現場調試。小流(liú)量測試采取的(de)辦法是完全關(guān)閉下遊用戶的(de)蒸汽閥門,使通(tōng)過流量計的蒸(zhēng)汽逐步減小至(zhi)零,同時觀察二(èr)次儀表顯示的(de)數👄據變化。經過(guo)反複幾次的測(cè)試,均觀察到蒸(zhēng)汽流量數據逐(zhú)步變小直至零(ling)流量的現象。這(zhe)初步說明不存(cun)在小流量測量(liàng)😘數據失真的情(qing)況。對各個時間(jian)蒸汽瞬間流量(liang)的記錄(表4.1)說明(ming)随着終端用戶(hu)🔱蒸汽用量的變(bian)化,流量計的測(cè)量數👌值能準确(que)的、實時的做出(chū)反應。
 
　　對渦街流(liu)量計的抗振性(xing)能用簡單方法(fa)做了驗證☔。在🌈大(da)🐪流☂️量和小流量(liàng)兩種情況下，分(fen)别對流量計兩(liang)側的🤟蒸汽管道(dao)🏃‍♂️進行大力度的(de)敲擊,經多次試(shi)驗觀察,未發⚽現(xiàn)數據出現突然(ran)變化的現象✨。這(zhè)說明抗振型渦(wo)街流量計能處(chu)理振動對🐆流量(liang)測量🔱的幹擾，能(néng)有效解決渦街(jie)流量計因振動(dòng)引起誤🚶差的缺(quē)陷。
　　抗振型渦街(jie)蒸汽流量計使(shi)用一個月,對數(shu)據進行收☎️集和(hé)統計,得到每天(tiān)蒸汽用量(參見(jiàn)圖4)。
 
　　對圖4的進行(hang)分析可以得到(dào)下面的結論,蒸(zheng)汽的每🏒天流量(liang)比較均勻，變化(huà)不大，流量曲線(xian)比較平緩,基本(běn)在14-19t/h之間波動🈲。對(dui)照表4的瞬間流(liú)量數據,說明流(liu)量計的測🌈量數(shù)據是準确的，與(yǔ)試驗預期的蒸(zhēng)汽用量符合。
4結(jie)語
　　渦街流量計(ji)在蒸汽和低壓(ya)氣體的流量測(cè)量方面💋得到了(le)🤟廣泛⁉️應用,但抗(kang)振性差、抗幹擾(rǎo)能力弱的缺陷(xian)局限了㊙️它的應(yīng)用🔱。熱帶廠選用(yong)抗振型渦街流(liu)量計進行蒸汽(qi)流量測量⭐，從使(shi)用效果上來看(kàn),能完全滿足小(xiao)流量蒸汽在千(qian)擾信号強烈的(de)環境下的測❤️量(liàng)使用。通過一段(duan)時間的觀察,流(liú)量計運行穩定(dìng)，測量數據準确(que)。抗振型渦街流(liu)量計本身所具(ju)有✊的優勢,使得(de)它在流量測量(liàng)方面得到更多(duo)的應用。

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