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孔板在過(guò)熱蒸汽變飽和蒸汽中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
我公司供汽分廠與用汽單位相隔距離較遠(yuǎn), 過(guò)熱蒸汽到達(dá)用汽單位時(shí)各種參數(shù)變化較大, 有時(shí)過(guò)熱蒸汽就變成了飽和蒸汽, 使流量裝置產(chǎn)生了較大的測(cè)量誤差。因此, 如何在這種情況下對(duì)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正是本文要探討和解決的問(wèn)題。
一、儀表的選用
隨著儀表工業(yè)的發(fā)展, 各種各樣的流量?jī)x表不斷出現(xiàn)。從化工行業(yè)來(lái)講, 絕大多數(shù)采用孔板與相應(yīng)的變送器配套進(jìn)行流量測(cè)量。主要原因是: 產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化, 試驗(yàn)數(shù)據(jù)完整, 并且便于加工, 工作可靠, 適應(yīng)性強(qiáng), 使用壽命長(zhǎng)等。節(jié)流裝置在保證設(shè)計(jì)參數(shù)情況下, 測(cè)量誤差可達(dá)到±1%,基本上能夠滿足生產(chǎn)需要。
二、測(cè)量原理
根據(jù)GB2624- 1993《流量測(cè)量節(jié)流裝置》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),節(jié)流裝置的流量計(jì)算基本公式為:
M=αε(AdρΔp)1/2
式中: M―――質(zhì)量流量, kg/s; α―――流量系數(shù); ε―――流速膨脹系數(shù); Ad―――節(jié)流件的開(kāi)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(duì)計(jì)算結(jié)果影響較小, 流體密度ρ和差壓Δp是影響測(cè)量值M的主要參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)誤差的大小決定了測(cè)量值與真值的接近程度。密度ρ是由介質(zhì)的質(zhì)量和體積決定的, 對(duì)于固體和液體來(lái)說(shuō),壓力對(duì)體積的影響很小, 對(duì)于氣體, 壓力對(duì)其體積的影響則相當(dāng)大。在儀表選型和對(duì)節(jié)流裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí), 是根據(jù)理論進(jìn)行的, 但是在實(shí)際工況條件下, 由于管線過(guò)長(zhǎng)、保溫措施不得當(dāng)?shù)纫蛩貢?huì)使蒸汽的壓力、溫度與設(shè)計(jì)值有一定的差別, 這樣密度值也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化; 如果實(shí)際工況偏離設(shè)計(jì)值越遠(yuǎn), 其密度的變化范圍就越大, 影響測(cè)量值的誤差也就越大。
根據(jù)蒸汽密度表可以看出, 在相同溫度、不同壓力下, 過(guò)熱蒸汽密度變化很大, 如果過(guò)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(chǎn)生誤差是必然的。
因此, 我們采用帶溫壓補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量系統(tǒng)對(duì)蒸汽進(jìn)行測(cè)量。
三、孔板蒸汽計(jì)量裝置的補(bǔ)償驗(yàn)證
首先, 根據(jù)實(shí)際工況對(duì)節(jié)流裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì), 由于孔板已安裝完畢, 孔板開(kāi)孔直徑不能改變, 只能根據(jù)實(shí)際最大差壓, 在儀表的量程上進(jìn)行修正。重新設(shè)計(jì)參數(shù)前后的比較。
因?yàn)閷?duì)于飽和蒸汽的溫度影響很小, 一般采用壓力補(bǔ)償?shù)姆椒y(cè)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(shí), 將對(duì)應(yīng)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(jù)以上參數(shù)對(duì)工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài), 然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試, 當(dāng)溫度為135℃、壓力為0.25MPa時(shí), 加入電流信號(hào)得到修正前后的流量數(shù)據(jù)。
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(jìn)行修正將產(chǎn)生很大的誤差, 儀表顯示值比實(shí)際流量值偏大。
改造完成后我們對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集, 當(dāng)壓力為0.25MPa時(shí), 溫度是135℃, 輸入8mA電流連續(xù)采集多組數(shù)據(jù), 并去掉異常值, 用平均值進(jìn)行計(jì)算, 得出瞬時(shí)流量值為2.69t/h時(shí)的電流指示值為8mA。
為驗(yàn)證以上結(jié)論, 用標(biāo)準(zhǔn)流量裝置在相同工藝條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量, 其結(jié)果如下:
測(cè)量平均值: 2.673t/h, 儀表示值: 2.67t/h由以上實(shí)驗(yàn)可以看出, 經(jīng)過(guò)補(bǔ)償修正后, 儀表顯示的流量與實(shí)際流量基本相符。
為了從理論上得到驗(yàn)證, 用以下公式計(jì)算蒸汽測(cè)量裝置在實(shí)際工況條件下, 經(jīng)溫壓補(bǔ)償后的流量。驗(yàn)證公式:
M=M′〔(I- 4) /16×ρ1/ρ〕1/2
式中:M―――實(shí)際流量, t/h;M′―――設(shè)計(jì)量程流量, t/h;I―――輸出電流值, mA; ρ1―――實(shí)際工況下的蒸汽密度,kg/m3; ρ―――孔板設(shè)計(jì)的蒸汽密度, kg/m3。
由以上驗(yàn)證公式得: 流量為2.70t/h。相對(duì)誤差=(測(cè)量值- 實(shí)際值) /實(shí)際值×100%=9.9%
四、結(jié)論
通過(guò)以上兩種方法的驗(yàn)證, 說(shuō)明測(cè)量值與實(shí)際值的誤差符合實(shí)際要求, 且我們所運(yùn)用的補(bǔ)償方法是可行的。
摘自：中國(guó)計(jì)量測(cè)控網(wǎng)
