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dn50蒸汽流量計(jì)在蒸汽流量測量時(shí)產(chǎn)生誤差的原因分析
dn50蒸汽流量計(jì)普遍用在工況中測量液體、氣體流量常用工具,是屬于*新型的一類流量計(jì),但其發(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計(jì)。智能dn50蒸汽流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體,流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。在工業(yè)生產(chǎn)過程中對于蒸汽流量的測量有多種類型的儀表可以選擇,其中dn50蒸汽流量計(jì)就是較為常見的一種,它通常被用作計(jì)量蒸汽的流量。下面筆者以dn50蒸汽流量計(jì)為例,結(jié)合自己近幾年現(xiàn)場校驗(yàn)儀表的經(jīng)驗(yàn),介紹dn50蒸汽流量計(jì)及其配套儀表在安裝和使用中*常出現(xiàn)的問題以及解決辦法。
一、現(xiàn)場安裝中*容易出現(xiàn)的問題
1.dn50蒸汽流量計(jì)上、下游直管段的長度不夠引入誤差眾所周知,dn50蒸汽流量計(jì)安裝對直管段的要求是非常嚴(yán)格的,國內(nèi)外各個(gè)廠家的技術(shù)資料對dn50蒸汽流量計(jì)上、下游直管段都有明確要求,然而很多現(xiàn)場不能滿足所需直管段長度的要求,例如管徑較大的管道等,從而給dn50蒸汽流量計(jì)的測量帶來了很大的附加誤差。
針對上述情況,可采用在dn50蒸汽流量計(jì)上游加裝流動調(diào)整器的辦法,來消除上游阻流件產(chǎn)生的渦街和流速分布畸變的影響。單板式流動調(diào)整器的漩渦消除能力和速度分布恢復(fù)能力較強(qiáng),壓力損失較小,其孔徑是固定的,因而備受制造廠和用戶的青睞。
2.壓力補(bǔ)償儀表安裝不規(guī)范引入誤差
在壓力變送器的安裝現(xiàn)場,為了維修方便,壓力變送器安裝地點(diǎn)與取壓點(diǎn)往往不在同一高度,這樣,引壓管中的冷凝水就會對壓力測量帶來影響。圖1為4種常見的形式,其中:Ps為蒸汽壓力,Pa;ρ為冷凝水密度,kg/m3;P0為變送器壓力輸入口處實(shí)際壓力,Pa;h為高度差,m;g為重力加速度,m/s2。
dn50蒸汽流量計(jì)的壓力變送器引壓管中冷凝水液柱高度對壓力測量的影響通??梢杂靡韵聝煞N方法校準(zhǔn)。
(1)在壓力變送器中進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的實(shí)質(zhì)是對壓力變送器的零點(diǎn)進(jìn)行遷移。一般的壓力變送器都帶HART協(xié)議,可采用手持終端將測量范圍進(jìn)行調(diào)整,從而達(dá)到消除液柱高度差帶來的影響。然而,對于非智能的或不帶HART協(xié)議的壓力變送器上述辦法很難實(shí)現(xiàn),相比之下,在二次儀表中作校準(zhǔn)成為一種很受歡迎的方法。
(2)在流量顯示儀表中進(jìn)行校準(zhǔn)。這里說的二次儀表不僅包括普通二次儀表也包括流量演算器、DCS等,可采用在二次儀表中對壓力的量程進(jìn)行遷移以達(dá)到目的。
3.現(xiàn)場工礦條件不理想引入的誤差
dn50蒸汽流量計(jì)一個(gè)*大的局限性就是對管道機(jī)械振動較敏感,不宜用于強(qiáng)振動場所,容易受周圍環(huán)境干擾的影響。往往很多安裝人員忽略了這一點(diǎn),安裝在風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等動力設(shè)備旁邊,這些設(shè)備運(yùn)行時(shí)都有不同程度的振動,這些振動都有可能讓dn50蒸汽流量計(jì)有額外的輸出。工頻干擾也是一個(gè)不容忽視的問題,如變頻器的干擾。
針對上述情況可采用減振措施,可在傳感器上、下游,分別設(shè)置防振管支架并加裝防振墊,如果還不能達(dá)到效果,可采?。海?)現(xiàn)場進(jìn)行檢查,檢查一次儀表和二次儀表有沒有按規(guī)定屏蔽和按規(guī)定接地。(2)如果接地和屏蔽都已做到,還是有小流量,可采用調(diào)整一次儀表的觸發(fā)電平(TLA),將幅值小的干擾進(jìn)行濾除。如果小流量處于某一恒定值左右,可采用在二次儀表中進(jìn)行適當(dāng)?shù)男⌒盘柷谐?,從而消除干擾帶來的誤差。
二、二次儀表參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤
1.誤把常溫條件下的K系數(shù)當(dāng)做工礦條件下的K系數(shù)
很多人錯(cuò)誤地認(rèn)為dn50蒸汽流量計(jì)送法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定后**中所給的K系數(shù)就是儀表的K系數(shù),其實(shí)不然。根據(jù)JJG1029-2007《dn50蒸汽流量計(jì)》檢定規(guī)程的要求,dn50蒸汽流量計(jì)的儀表K系數(shù)是通過液體或氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在常溫、常壓條件下標(biāo)定后確定,所以檢定**中所給的K系數(shù)不能代表儀表工作時(shí)的K系數(shù)。因?yàn)楫?dāng)dn50蒸汽流量計(jì)測量高溫(例飽和蒸汽、過熱蒸汽、熱水等)介質(zhì)時(shí),儀表的表體(測量管)和發(fā)生體都處在高溫介質(zhì)中,進(jìn)而影響dn50蒸汽流量計(jì)的儀表系數(shù)K,所以測量高溫介質(zhì)時(shí)應(yīng)該對儀表系數(shù)K進(jìn)行修正。其溫度修正系數(shù)為
Et=〔1+(2a0+ax)(t-t0)〕-1
式中:a0——dn50蒸汽流量計(jì)表體材料的膨脹系數(shù),(℃·mm)-1;ax——發(fā)生體材料的膨脹系數(shù),(℃·mm)-1;t——流體溫度,℃;t0——實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定時(shí)流體的溫度,℃。
如果表體和發(fā)生體采用同種材料,則
Et=[1+3a(t-t0)]-1
式中:a——表體、發(fā)生體材料的膨脹系數(shù),(℃·mm)-1。
對儀表系數(shù)進(jìn)行溫度修正后,有
K=EtK0
式中:K0——實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定獲得的平均儀表系數(shù)。
2.顯示儀表(流量積算儀)中的參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤
一般的dn50蒸汽流量計(jì)積算儀都有手動溫度、壓力補(bǔ)償項(xiàng),設(shè)置該項(xiàng)的目的主要是為了在溫度、壓力測量出現(xiàn)異常數(shù)值時(shí)作為恒定補(bǔ)償來計(jì)算蒸汽密度,而這兩項(xiàng)參數(shù)許多人任意設(shè)置,更有人甚至不裝溫壓補(bǔ)償儀表,采用固定補(bǔ)償來測量蒸汽。而當(dāng)溫壓補(bǔ)償儀表損壞或出現(xiàn)故障時(shí),儀表人員不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)或處理使得儀表所測流量與實(shí)際流量偏差較大,從而影響測量準(zhǔn)確度。建議該兩項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)管道中常用的實(shí)際壓力、溫度值進(jìn)行設(shè)置。
以上僅是*容易忽略但對日常測量影響較大的幾個(gè)誤差來源及解決辦法,然而蒸汽dn50蒸汽流量計(jì)測量誤差的來源包括很多因素。筆者希望有關(guān)人員無論在儀表的安裝還是日常的維護(hù)使用中都能重視起來,從而為企業(yè)能源計(jì)量、貿(mào)易結(jié)算等提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。
一、現(xiàn)場安裝中*容易出現(xiàn)的問題
1.dn50蒸汽流量計(jì)上、下游直管段的長度不夠引入誤差眾所周知,dn50蒸汽流量計(jì)安裝對直管段的要求是非常嚴(yán)格的,國內(nèi)外各個(gè)廠家的技術(shù)資料對dn50蒸汽流量計(jì)上、下游直管段都有明確要求,然而很多現(xiàn)場不能滿足所需直管段長度的要求,例如管徑較大的管道等,從而給dn50蒸汽流量計(jì)的測量帶來了很大的附加誤差。
針對上述情況,可采用在dn50蒸汽流量計(jì)上游加裝流動調(diào)整器的辦法,來消除上游阻流件產(chǎn)生的渦街和流速分布畸變的影響。單板式流動調(diào)整器的漩渦消除能力和速度分布恢復(fù)能力較強(qiáng),壓力損失較小,其孔徑是固定的,因而備受制造廠和用戶的青睞。
2.壓力補(bǔ)償儀表安裝不規(guī)范引入誤差
在壓力變送器的安裝現(xiàn)場,為了維修方便,壓力變送器安裝地點(diǎn)與取壓點(diǎn)往往不在同一高度,這樣,引壓管中的冷凝水就會對壓力測量帶來影響。圖1為4種常見的形式,其中:Ps為蒸汽壓力,Pa;ρ為冷凝水密度,kg/m3;P0為變送器壓力輸入口處實(shí)際壓力,Pa;h為高度差,m;g為重力加速度,m/s2。
dn50蒸汽流量計(jì)的壓力變送器引壓管中冷凝水液柱高度對壓力測量的影響通??梢杂靡韵聝煞N方法校準(zhǔn)。
(1)在壓力變送器中進(jìn)行校準(zhǔn)。這種方法的實(shí)質(zhì)是對壓力變送器的零點(diǎn)進(jìn)行遷移。一般的壓力變送器都帶HART協(xié)議,可采用手持終端將測量范圍進(jìn)行調(diào)整,從而達(dá)到消除液柱高度差帶來的影響。然而,對于非智能的或不帶HART協(xié)議的壓力變送器上述辦法很難實(shí)現(xiàn),相比之下,在二次儀表中作校準(zhǔn)成為一種很受歡迎的方法。
(2)在流量顯示儀表中進(jìn)行校準(zhǔn)。這里說的二次儀表不僅包括普通二次儀表也包括流量演算器、DCS等,可采用在二次儀表中對壓力的量程進(jìn)行遷移以達(dá)到目的。
3.現(xiàn)場工礦條件不理想引入的誤差
dn50蒸汽流量計(jì)一個(gè)*大的局限性就是對管道機(jī)械振動較敏感,不宜用于強(qiáng)振動場所,容易受周圍環(huán)境干擾的影響。往往很多安裝人員忽略了這一點(diǎn),安裝在風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等動力設(shè)備旁邊,這些設(shè)備運(yùn)行時(shí)都有不同程度的振動,這些振動都有可能讓dn50蒸汽流量計(jì)有額外的輸出。工頻干擾也是一個(gè)不容忽視的問題,如變頻器的干擾。
針對上述情況可采用減振措施,可在傳感器上、下游,分別設(shè)置防振管支架并加裝防振墊,如果還不能達(dá)到效果,可采?。海?)現(xiàn)場進(jìn)行檢查,檢查一次儀表和二次儀表有沒有按規(guī)定屏蔽和按規(guī)定接地。(2)如果接地和屏蔽都已做到,還是有小流量,可采用調(diào)整一次儀表的觸發(fā)電平(TLA),將幅值小的干擾進(jìn)行濾除。如果小流量處于某一恒定值左右,可采用在二次儀表中進(jìn)行適當(dāng)?shù)男⌒盘柷谐?,從而消除干擾帶來的誤差。
二、二次儀表參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤
1.誤把常溫條件下的K系數(shù)當(dāng)做工礦條件下的K系數(shù)
很多人錯(cuò)誤地認(rèn)為dn50蒸汽流量計(jì)送法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定后**中所給的K系數(shù)就是儀表的K系數(shù),其實(shí)不然。根據(jù)JJG1029-2007《dn50蒸汽流量計(jì)》檢定規(guī)程的要求,dn50蒸汽流量計(jì)的儀表K系數(shù)是通過液體或氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在常溫、常壓條件下標(biāo)定后確定,所以檢定**中所給的K系數(shù)不能代表儀表工作時(shí)的K系數(shù)。因?yàn)楫?dāng)dn50蒸汽流量計(jì)測量高溫(例飽和蒸汽、過熱蒸汽、熱水等)介質(zhì)時(shí),儀表的表體(測量管)和發(fā)生體都處在高溫介質(zhì)中,進(jìn)而影響dn50蒸汽流量計(jì)的儀表系數(shù)K,所以測量高溫介質(zhì)時(shí)應(yīng)該對儀表系數(shù)K進(jìn)行修正。其溫度修正系數(shù)為
Et=〔1+(2a0+ax)(t-t0)〕-1
式中:a0——dn50蒸汽流量計(jì)表體材料的膨脹系數(shù),(℃·mm)-1;ax——發(fā)生體材料的膨脹系數(shù),(℃·mm)-1;t——流體溫度,℃;t0——實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定時(shí)流體的溫度,℃。
如果表體和發(fā)生體采用同種材料,則
Et=[1+3a(t-t0)]-1
式中:a——表體、發(fā)生體材料的膨脹系數(shù),(℃·mm)-1。
對儀表系數(shù)進(jìn)行溫度修正后,有
K=EtK0
式中:K0——實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定獲得的平均儀表系數(shù)。
2.顯示儀表(流量積算儀)中的參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤
一般的dn50蒸汽流量計(jì)積算儀都有手動溫度、壓力補(bǔ)償項(xiàng),設(shè)置該項(xiàng)的目的主要是為了在溫度、壓力測量出現(xiàn)異常數(shù)值時(shí)作為恒定補(bǔ)償來計(jì)算蒸汽密度,而這兩項(xiàng)參數(shù)許多人任意設(shè)置,更有人甚至不裝溫壓補(bǔ)償儀表,采用固定補(bǔ)償來測量蒸汽。而當(dāng)溫壓補(bǔ)償儀表損壞或出現(xiàn)故障時(shí),儀表人員不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)或處理使得儀表所測流量與實(shí)際流量偏差較大,從而影響測量準(zhǔn)確度。建議該兩項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置應(yīng)根據(jù)管道中常用的實(shí)際壓力、溫度值進(jìn)行設(shè)置。
以上僅是*容易忽略但對日常測量影響較大的幾個(gè)誤差來源及解決辦法,然而蒸汽dn50蒸汽流量計(jì)測量誤差的來源包括很多因素。筆者希望有關(guān)人員無論在儀表的安裝還是日常的維護(hù)使用中都能重視起來,從而為企業(yè)能源計(jì)量、貿(mào)易結(jié)算等提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。