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用涡街流量计测量蒸汽时的误差分析

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能源是国民经济的基础.七届全国人大四次会议通过了国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要将节能降耗目标作为约束性指标提出到2010年单位国内生产总值能耗比2005年降低20%。为了获得准确可靠的能源计量数据,对企业的能源利用状况进行科学的分析和统计,国家质检总局颁布了GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》对企业的能源计量器具的配备和管理提出了基本要求。随着城市集中供热的发展,集中供热已经有了相当的规模。根据使用的热煤不同,集中供热分为热水供热系统与蒸汽供热系统。其中,蒸汽供热系统中蒸汽计量已日趋成为供热公司与用汽单位共同关注的问题,因为这是衡量供热公司管网效率、用户能源消耗的直接依据,所以蒸汽流量计量的准确与否相当重
 
1.蒸汽计量的系统介绍
图1为目前较为合理的计量系统框图。
图中通过热电阻、压力变送器测出蒸汽的温度、压力,然后与转换器输出的脉冲信号一起送到智能型蒸汽流量表,由仪表中单片微机计算瞬时流量、累积流量及蒸汽的温度、压力和漩涡发生体的频率值。当外供电源停电时,图中的逆变电源可以自动向计量系统供电,防止停电时蒸汽无法计量。加入记录仪是为了记录用户一个月中每小时的瞬时用汽量,便于供热单位随时了解用户的负荷情况,便于计量收费。
 
2.蒸汽计量的系统管路安装情况
目前涡街流量计安装如图2所示。
流量计在设计上已考虑到在恶劣条件下工作,但为了长期保持它的精确度和稳定性,在选择安装地点时必须考虑下列因素:
环境温度、环境空气、机械振动与冲击。
在涡街流量计安装时,应在其上游侧配置20(D为流量计的公称通径)以上的直管段和在下游侧配置长度为5D以上的直管段。
 
3.蒸汽计量的误差分析
3.1蒸汽温度对涡街流量传感器的仪表系统的影响
仪表系数K通常是在常温(15℃)左右检定的,如果被测流体的温度较高或较低,与常温相差较大,由于热胀冷缩会使仪表体和旋涡发生体的几何尺寸发生变化,造成流通面积变化而引起附加误差。正确的解决方法是对仪表系数进行补偿修正。
修正公式为:Kt=[|-48|×10的-5次方(t-t0)]Km
式中:Kt—流体温度为t时的仪表系数P/L;
Km—流体温度为t时的仪表系数;
t—工作温度(℃);
t0—标准温度,常取15℃。
3.2流量计安装不当引起的误差
安装流量计的配管内径一般应等于或略大于流量仪表的内径。如果配管的实际内径略小于流量仪表内径(3%以内),虽然不会对仪表本身所固有的K值造成影响.但却因流通面积突变引起表观流速变化而可能产生附加测量误差。
3.3发生体迎流面堆积产生的影响
如果被测流体中存在黏性颗粒或夹杂较多纤维状物质,则可能会逐渐堆积在旋涡发生体迎流面上使其几何形状和尺寸发生变化,因而仪表系数也相应变化,从而引起附加误差。
3.4蒸汽相变对流量测量的影响
由涡街表的原理可得知,目前广泛使用的卡门涡街流量计在测量蒸汽时,如果供热公司输送到用户的是过热蒸汽,则由质量流量m=Qρ其中Q为体积,与卡门涡街频率有关;ρ为蒸汽密度,与蒸汽的压力、温度有关,由公式进行查表补偿可以求出瞬时质量流量和累积质量流量。但是,从目前的情形看,很多时候供热公司输送到用户的是汽、液两相共存的湿饱和蒸汽。这是因为,蒸汽在沿管路流动时,因克服摩擦阻力和局部阻力压力逐渐下降,管壁散热热焓逐渐降低,从而使蒸汽中含水。如果准确测量质量流量,应将湿蒸汽的干度值参与质量流量的计算。但由卡门涡街表的原理分析可知,在汽液两相共存的情况下智能型蒸汽表仍按蒸汽的体积流量来计量质量,水与蒸汽的密度比相差悬殊,故使测量的质量流量下降。这是造成供热公司管网损失的zui重要原因。
 
4.结论
由上述分析,我们可以看出:计量仪表正确安装与维护是蒸汽计量准确的基础;使用先进的保温材料,增进保温效果,是热力公司减少蒸汽计量误差损失的zui主要办法。