孔板在過熱蒸汽變飽和蒸汽中的應用
發布時間：2017-09-01
我公司供汽分廠與用汽單位相隔距離較遠, 過熱蒸汽到達用汽單位時各種參數變化較大, 有時過熱蒸汽就變成了飽和蒸汽, 使流量裝置產生了較大的測量誤差。因此, 如何在這種情況下對產生的誤差進行修正是本文要探討和解決的問題。
一、儀表的選用
隨著儀表工業的發展, 各種各樣的流量儀表不斷出現。從化工行業來講, 絕大多數采用孔板與相應的變送器配套進行流量測量。主要原因是: 產品已標準化, 試驗數據完整, 并且便于加工, 工作可靠, 適應性強, 使用壽命長等。節流裝置在保證設計參數情況下, 測量誤差可達到±1%,基本上能夠滿足生產需要。
二、測量原理
根據GB2624- 1993《流量測量節流裝置》國家標準,節流裝置的流量計算基本公式為:
M=αε(AdρΔp)1/2
式中: M―――質量流量, kg/s; α―――流量系數; ε―――流速膨脹系數; Ad―――節流件的開孔面積, m2; Δp―――差壓, Pa; ρ―――流體密度, kg/m3。
由公式可以看出, α、ε、Ad對計算結果影響較小, 流體密度ρ和差壓Δp是影響測量值M的主要參數。這兩個參數誤差的大小決定了測量值與真值的接近程度。密度ρ是由介質的質量和體積決定的, 對于固體和液體來說,壓力對體積的影響很小, 對于氣體, 壓力對其體積的影響則相當大。在儀表選型和對節流裝置進行設計計算時, 是根據理論進行的, 但是在實際工況條件下, 由于管線過長、保溫措施不得當等因素會使蒸汽的壓力、溫度與設計值有一定的差別, 這樣密度值也會相應的發生變化; 如果實際工況偏離設計值越遠, 其密度的變化范圍就越大, 影響測量值的誤差也就越大。
根據蒸汽密度表可以看出, 在相同溫度、不同壓力下, 過熱蒸汽密度變化很大, 如果過熱蒸汽變成飽和蒸汽則密度變化更大, 同樣, 在相同壓力下, 溫度不同則密度也不同。從理論上講, 由于工藝條件改變產生誤差是必然的。
因此, 我們采用帶溫壓補償的測量系統對蒸汽進行測量。
三、孔板蒸汽計量裝置的補償驗證
首先, 根據實際工況對節流裝置進行重新設計, 由于孔板已安裝完畢, 孔板開孔直徑不能改變, 只能根據實際最大差壓, 在儀表的量程上進行修正。重新設計參數前后的比較。
因為對于飽和蒸汽的溫度影響很小, 一般采用壓力補償的方法測量流量。
回歸方程式為: ρ=KP+B
在壓力表范圍為(0.1~0.5)MPa時, 將對應的密度代入上式, 解方程組:
1.122=(0.1+0.1)K+B
3.182=(0.5+0.1)K+B
得K=5.15, B=0.092
根據以上參數對工業計算機進行系統組態, 然后對系統進行測試, 當溫度為135℃、壓力為0.25MPa時, 加入電流信號得到修正前后的流量數據。
由于工藝條件的變化, 修正前后儀表顯示的流量值變化很大, 不進行修正將產生很大的誤差, 儀表顯示值比實際流量值偏大。
改造完成后我們對測量儀表進行了數據采集, 當壓力為0.25MPa時, 溫度是135℃, 輸入8mA電流連續采集多組數據, 并去掉異常值, 用平均值進行計算, 得出瞬時流量值為2.69t/h時的電流指示值為8mA。
為驗證以上結論, 用標準流量裝置在相同工藝條件下進行實驗測量, 其結果如下:
測量平均值: 2.673t/h, 儀表示值: 2.67t/h由以上實驗可以看出, 經過補償修正后, 儀表顯示的流量與實際流量基本相符。
為了從理論上得到驗證, 用以下公式計算蒸汽測量裝置在實際工況條件下, 經溫壓補償后的流量。驗證公式:
M=M′〔(I- 4) /16×ρ1/ρ〕1/2
式中:M―――實際流量, t/h;M′―――設計量程流量, t/h;I―――輸出電流值, mA; ρ1―――實際工況下的蒸汽密度,kg/m3; ρ―――孔板設計的蒸汽密度, kg/m3。
由以上驗證公式得: 流量為2.70t/h。相對誤差=(測量值- 實際值) /實際值×100%=9.9%
四、結論
通過以上兩種方法的驗證, 說明測量值與實際值的誤差符合實際要求, 且我們所運用的補償方法是可行的。
摘自：中國計量測控網
