影响蒸汽流量计正确测量的因素和解决方法课件.ppt

1、2012年5月 我公司蒸汽流量计有：孔板流量计，喷嘴流我公司蒸汽流量计有：孔板流量计，喷嘴流量计，涡街流量计，弯管流量计等。蒸汽的计量量计，涡街流量计，弯管流量计等。蒸汽的计量不同于其它流体如水、空气等介质，在实际测量不同于其它流体如水、空气等介质，在实际测量中影响其精确测量的因素较多，同时在国内关于中影响其精确测量的因素较多，同时在国内关于蒸汽测量方面也存在不少误区。影响正确测量蒸蒸汽测量方面也存在不少误区。影响正确测量蒸汽流量的因素很多，下面我们分析一下影响正确汽流量的因素很多，下面我们分析一下影响正确测量蒸汽流量的因素及处理方法。测量蒸汽流量的因素及处理方法。公司流量计简介问题一：我公司

2、所用的蒸汽流量计有哪几种？问题一：我公司所用的蒸汽流量计有哪几种？一、蒸汽流量的变化对测量的影响一、蒸汽流量的变化对测量的影响 公司内的用汽负荷比较稳定，热用户、生产用汽单位的用汽，公司内的用汽负荷比较稳定，热用户、生产用汽单位的用汽，由于用汽的时间性、生产任务、人为因素等原因的用汽量我们可由于用汽的时间性、生产任务、人为因素等原因的用汽量我们可能无法知道或变化很大，流量计必须能够测量从极端的低负荷至能无法知道或变化很大，流量计必须能够测量从极端的低负荷至最大负荷的整个范围。因此流量计在可能的流动工况下具有尽可最大负荷的整个范围。因此流量计在可能的流动工况下具有尽可能大的量程比。但涉及量程比时

3、我们还要注意，因为量程比是居能大的量程比。但涉及量程比时我们还要注意，因为量程比是居于现实的流动速度上，通过查资料发现对于蒸汽系统一般的最大于现实的流动速度上，通过查资料发现对于蒸汽系统一般的最大允许速度为允许速度为35m35ms s，更高的流动速度会引起系统的冲蚀和噪音。，更高的流动速度会引起系统的冲蚀和噪音。比如标准孔板、标准喷嘴、弯管等流量计流速超过量程时由于变比如标准孔板、标准喷嘴、弯管等流量计流速超过量程时由于变送器的量程限制流量不增加，仍显示为最大量程。涡街流量计流送器的量程限制流量不增加，仍显示为最大量程。涡街流量计流速超过量程时，由于噪音的影响，发现有的涡街流量计量程不但速超过

4、量程时，由于噪音的影响，发现有的涡街流量计量程不但不增加，反而减少。而不同的流量计允许的最低流速是不同的，不增加，反而减少。而不同的流量计允许的最低流速是不同的，根据流量测量原理，大部分流量计有小信号切除的功能，因此对根据流量测量原理，大部分流量计有小信号切除的功能，因此对于流量变化比较大的系统，很容易造成在低流量于流量变化比较大的系统，很容易造成在低流量(低流速低流速)时有些流时有些流量计无法正确计量或不能计量的事实。仪表的选型时要尽可能选量计无法正确计量或不能计量的事实。仪表的选型时要尽可能选择流量量程比大的流量计，避免在测量小流量时不正确或流量择流量量程比大的流量计，避免在测量小流量时不

5、正确或流量“丢失丢失”现象，但具体如何选择还要根据具体情况而定。现象，但具体如何选择还要根据具体情况而定。问题二：如何消除蒸汽流量的变化对测量的影响？问题二：如何消除蒸汽流量的变化对测量的影响？二、蒸汽压力和和温度变化引起的密度变化 在理想情况下，蒸汽的压力能保持绝对的恒定。然而，在现实世界中，由于蒸汽系统负荷的变化、系统的压力降，炉、机运行参数的变化，热网热用户用汽量大小等原因都会引起压力的变化，有时这种变化是很大的，在输送蒸汽的过程中即使在压力不变，由于蒸汽管道的对外散热，也要损失掉一部分热量，从而引起温度的变化，导致蒸汽密度发生了变化。如孔板流量计：孔板和差压变送器输出的是差压信号。其质

6、量流量与流量计的几何外型、差压平方根和密度平方根有关。其质量流量公式是 其中：qm流体质量流量Kg/s d节流件孔径 c流体流出系数 节流件孔径与管道内径d/D 节流件装置上游取压口处的流体密度Kg/m3 流束膨胀系数 p节流装置上下游取压口的压力之差 孔板和差压变送器输出的差压信号只和流体流速有关，而和介质的密度、压力、温度无关。即对于给定的流动速度，1MPa和05MPa的蒸汽，或300和200的蒸汽，对同一个孔板和差压变送器其输出信号是相同的。因此，对于一个孔板式蒸汽流量计如果指定在某压力或温度下工作，而实际运行于不同的压力和温度，即在一定的差压下，因温度和压力变化引起的误差可用以下方法简

7、单计算：其中：e基于真实流量的误差，sp指定压力温度下的蒸汽密度，act实际工况下的蒸汽密度，一个孔板蒸汽流量计如果指定在过热蒸汽压力为05 MPa下工作，而实际的运行压力为04MPa。通过查过热蒸汽密度表得知：在相同的温度（290）下压力为05 MPa的蒸汽密度为19495Kg/m3，压力为04MPa的蒸汽密度为15554Kg/m3。注：以上压力是指绝对压力，如果不告知，下面所说的压力均为绝对压力。其测量误差为：e1.94951.5554一1100+119 一个孔板蒸汽流量计如果指定在过热蒸汽温度为290工作，而实际的运行温度为250。通过查过热蒸汽密度表得知：在相同压力下（05 MPa）温

8、度为290的蒸汽密度为19495Kg/m3，温度为250的蒸汽密度为21081Kg/m3。其测量误差为：e1.94952.1081一110038 再如涡街流量计：涡街流量计质量流量公式：qm（3600fK）f频率（Hz）K仪表系数 涡街流量计的测量探头信号输出只和流速有关，而和介质的密度、压力、温度无关。即对于给定的流动速度，1MPa和0MPa的蒸汽，或300对同一个涡街流量计探头其输出信号是相同的。因此，对于一个涡街蒸汽流量计指定在某压力或温度下工作，而实际运行于不同的压力和温度，其因温度和压力变化引起的误差可用以下方法简单计算：espact一1100 其中：e基于真实流量的误差，sp指定压

9、力温度下的蒸汽密度，act实际工况下的蒸汽密度，应用举例 三 一个涡街蒸汽流量计指定在过热蒸汽压力为05 MPa下工作，而实际的运行压力为04MPa。通过查过热蒸汽密度表得知：在相同的温度下（290）压力为05 MPa的蒸汽密度为19495Kg/m3，压力为04MPa的蒸汽密度为15554Kg/m3。其测量误差为：e(1.94981.5554一1)100+253 再如：一个涡街蒸汽流量计指定在过热蒸汽温度为290下工作，而实际的运行温度为250。通过查过热蒸汽密度表得知：在相同压力（05 MPa）下温度为290的蒸汽密度为19495Kg/m3，温度为250的蒸汽密度为21081Kg/m3。其测

10、量误差为：e(1.94982.1081一1)10075 eQmxQmd1 1x12 1109512 1 由于采用温压补偿，所以按照临界饱和状态查表，得到此时的蒸汽(干部分)密度为s=5.6808kg/m3，查水密度表知此时水滴的密度为L=882.47kg/m3，显然水滴与蒸汽干部分的体积流量为 由定义知，蒸汽干部分体积流量占湿蒸汽总体积流量之比 RV 为 在该例中，RV=99.93%，由此可见，在湿蒸汽中，水滴所占的体积可忽略不计。问题三：凝结成的水滴在饱和蒸汽体积流量计中有何影响？3.过热蒸汽变成饱和蒸汽 用作蒸汽计量装置的涡街流量计安装在减压(稳压)阀之后。原设计按饱和蒸汽考虑，采用温度补

11、偿。经减压，蒸汽总管带入的水滴蒸发完后汽温仍高于饱和温度，呈过热状态，现场采集到的数据如上图所示。这时流量二次表按照所测量到的温度t2=162.4查饱和蒸汽密度表，得2=3.4364kg/m3，而按照t2和P2两个测量值查过热蒸汽密度表，得密度2=2.6928Kg/m3，所以质量流量计算结果出现27.6%的误差，即 五、蒸汽流量计应具有的性能 “没有计量，就没有管理”，为了正确测量蒸汽的流量，一个蒸汽流量计必须具备以下性能：51 良好的再现性 再现性是描述流量计能多次显示一个确定的流量值的能力。再现性不应该和测量精度混淆。一个流量计对一个确定的流量能多次显示良好的同一性，但其值有可能是错误的或

12、者是不正确的。流量计的再现性有助于改进工厂的效率、改进工艺过程的控制。52 高的测量精度 测量精度是衡量蒸汽流量计的显示值和“真实”值的吻合程度。精度有两种差别很大的方法表示：521 测量值误差或实际示值误差 如果流量计系统的实际示值误差为3，并且指示流量为1000 kgh，其“不确定值”在1030kgh和970kg h之间。当流量为500kg h时，其误差仍然为3，“不确定值”在515kgh和485kgh之间。522 FSD或者全量程误差 在本表示方法中，误差以流量计的最大测量值的百分比表示。假定一个流量计其最大测量值为1000kgh，其精度为全量程的3，则当流量为500kgh时，其“不确定

13、值”在530kgh和470kgh之间。可以看出，此时对于“实际测量值”其不确定性为6。并且当流量减少时，其不确定性增大，也即误差增大。所以在考察一个流量计的精度时，一定要注意是示值误差还是全量程误差。53 量程比 一个流量计精度很重要，但口径选择正确和使流量计尽可能接近用户的实际需要也很关键。量程比是指一个流量计能确保给定的精度和再现性的范围内，所能测量的最大流量和最小流量之比。问题八：对于一台量程1000kgh流量计，FSD为3，当流量为500kgh时，计算其不确度？下面是我公司一些常用的蒸汽流量计典型的量程比 流量计类型典型的量程比 孔板流量计4：l 弯管流量计10：l 涡街流量计从4：l

14、至25：l取决于实际应用 超声波流量计40：l至200：l 在典型的蒸汽系统中，蒸汽负荷有峰值，也有极端低值，如午休时间或午夜。而每个流量计的选择是根据所处理的最大流量。例如，在某一应用中，最大流量为1000kg/h，同时选用了一孔板流量计，一般孔板流量计的量程比为4：1，也即该流量计在1000kgh至250kgh内能达到它所标的性能。当实际流量低于该值时，流量计不能达到它的性能，误差开始积累。最好的情况是测量不再正确，最差的情况是流量会“丢失”。问题八：蒸汽流量计应具有的重要性能？良好的再现性、高的测量精度、测量误差小、量程比宽等 在下图的实例中，最坏情况时“流量丢失”1700kg或约一天中

15、30的总流量。因此，蒸汽流量希望能正确计量，有必要了解正确的蒸汽用量，同时选择量程比足够大的流量计以满足蒸汽负载的变化。从长远来看，高量程比流量计很重要：高量程比能处理流量增加或减少的需要，完全消除错误读数。54 蒸汽密度的自动补偿功 在前面关于影响蒸汽流量正确测量中讨论到，在现实世界中，完全恒定的蒸汽压力、温度是不存在的。下图表示一个典型的饱和蒸汽应用的变化周期。在起机阶段，系统压力逐渐升高至正常的5 barg，然而由于工艺过程负载等各种因素的变化，系统的压力总是在波动。对于一个简单的、没有密度自动补偿的流量计，在一天中的累计误差是很明显的。因此，对应用于蒸汽系统的流量计必须具有自动密度补偿

16、功能。六、关于蒸汽流量测量温压补偿问题的探讨 蒸汽流量测量中增加温压补偿的目的，是在蒸汽的实际工况偏离没汁工况时，将蒸汽的密度对测量结果的影响予以修正。因为蒸汽是处于气相状态，在其温度、压力变化时，其密度有很大的变化，如果不进行补偿，引起的误差是很大的。例如设计压力为lMPa(表压)的饱和水蒸气，当压力下跌到08MPa时，密度下降到设汁值的82，若不进行温压补偿，对差压式流量计的影响是使示值升高104，而对涡街流量计的影响是使示值升高219。显然，对温度、压力变化的流量测量对象，除直接法质量流量计外，必须进行温压补偿。问题九：测量蒸汽流量时为何要进行温压补偿？蒸汽处于气相状态，其温度、压力变化

17、时，其密度有很大的变化，如果不进行补偿，引起的误差是很大的。但是仪表在实施温压补偿时遇到了一些问题，因为水蒸气在输送过程中难免要发生相变，例如过热蒸汽在经过长距离输送后，往往因沿途损失热量而脱离过热状态，进入饱和状态，甚至变成气液两相，如果仍按过热蒸汽来处理是带来很大的测量误差。饱和水蒸气在送到生产装置后有的往往要先减压再使用，我们的热用户所用的蒸汽也是经过我公司的减压阀门后到达用户，那么，减压后的蒸汽是处于饱和状态还是过热状态等等。对于这些问题如果处理不当，就会引起额外的误差。下面就以我们实际工作中所遇到的问题，结合具体的仪表进行分析和讨论。1、蒸汽密度的求取 流量测量中温压补偿的主要任务是

18、将蒸汽的温度、压力测量出来并据此求出蒸汽密度。我们公司内所使用的流量二次表是WP型系列智能流量积算控制仪，热网用户所使用的大部分是潍坊奥博科技发展有限公司的MC51-A型智能流量积算仪。在该仪表中，蒸汽温压补偿采用查表和内插相结合的方法求取蒸汽密度，在仪表的EPROM中写入二个蒸汽密度表，一个表是过热蒸汽密度表，另一个是饱和蒸汽密度表，采用的都是国际蒸汽密度表1967 IFC。其中，过热蒸汽密度表有两个自变量，即蒸汽温度和蒸汽压力。而饱和蒸汽密度表都只有一个自变量。是蒸汽压力为自变量，还是蒸汽温度为自变量，查出的结果都是一样的。这样，测得蒸汽温度或测得蒸汽压力都能通过查饱合蒸汽密度表求得蒸汽密

19、度。究竟是选用查温度为自变量还是以压力为自变量，则在实际操作中由用户自己选定。2、饱和蒸汽应采用何种补偿 饱和蒸汽采用压力补偿和温度补偿，从本质上来说是一样的，因为饱和状态的蒸汽压力和温度之间呈单值函数关系，从蒸汽压力查出的密度同与此压力相对应温度查出的密度是一致的。因此，采用压力补偿和温度补偿都是可行的。从节约投资和减少安装工作量的角度来看，是温度补偿更合算一些，因为一支铂热电阻的价格只及压力变送器的几十分之一到几分之一。从补偿精度来看，主要取决于所选的压力变送器的精度和热电阻的精度。因为我们所选用的流量二次表精度较高，其压力输入通道最大误差为0.1%FS，而温度输入通道，当温度300时最大

20、误差为0.3，温度300时，最大误差0.1%MV。下面从一实例分析不同的传感器、变送器精度对补偿误差的影响。有一饱和蒸汽流量计，蒸汽常用压力1.0MPa（压力为表压），其饱和温度为184.1，如果忽略温度传感器和压力变送器安装带来的误差，而且压力变送器导压管中的液柱对压力测量的影响也已做了校正，况且选用的是A级铂热电阻，此时测温最大误差为0.59，用这个测量结果去查密度表，密度可能产生的最大的误差是0.072kg/m3，这个误差比选用0.5 级压力变送器效果略差，比1.0 级压力变送器效果略好。显然，采用温度补偿方法，补偿精度不如压力补偿。如果蒸汽常用压力是其他值，上面列出的数字可能会有差异，

21、但基本结论不会变。因此，对饱合蒸汽测量补偿来说，压力补偿与温度补偿相比，压力补偿精度高一些，温度补偿投资省一些，具体仪表选型时应根据系统精度要求和资金承受能力，权衡利弊得失做出抉择。七、流量仪表的正确安装 不同原理的测量方法对安装要求差异很大。例如有些仪表(如差压式、涡轮式)需要长的上游直管段，以保证仪表进口端前流动必须达到充分发恩而另一些仪表(例如容积式、浮子式)则无此要求或要求很低。有些仪表使用说明书未详细说明仪表应考虑安装位置与流动方向、维护空间、安装方向等要求及其影响。然而从众多发表资料表明流量仪表测量性能受安装状况的影响很大。追溯流量仪表应用不好误差较大的原因，有很大部分是安装不善所

22、致。常见的错误有：孔板进出口面反装；流量传感器安装在流速分布不良的场所；连接到差压装置的引压管中存在不希望有的相；安装在有害的环境或不易接近的位置；仪表处于错误的流动方向；差压式仪表引压管线斜率不正确；仪表或电信号传输线至于强电磁场下；将易受振动干扰的仪表装于有振动的管道。等等。流动方向 有些流量仪表只可以在某一流动方向工作，错误安装成反向流动会使测量有差异，大部分流量仪表壳体标有流动方向，安装时要注意。上游和下游管道直管段 大部分流量仪表或多或少受进口流动状况的影响，必须保证有良好的流速分布。管道布置会引入不同类型流动扰动，最普遍的是流速分布剖面畸变和旋涡。流速剖面畸变通常由于管路配件局部阻

23、碍（如阀门）造成，或者受弯头的影响。旋涡普遍是由两个或两个以上空间弯头所引起的。这些影响能够以适当长度上游直管段或安装流动调整器予以改善。管径 非常小或非常大管径往往限制流量仪表的选择。因为有些类型仪表的口径范围并不很宽。测量大管径低流速或小管径高流速的流量，可选用与管径尺寸不同的仪表口径，并以异径管连接之，使运行流速在商品仪表规定的范围内。使之消除选择过低流速，仪表受到限制，过高流速则测量元件可能超速或压力降过大而损坏仪表。维护空间 维护空间的重要性常被忽视。一股来说应能进入到仪表周围，易于维护，并能有更换流量表的位置。管道振动 有些流量仪表(如涡街式、科氏质量式)易受振动干扰，应考虑管道作

24、可靠支撑设计。脉动缓冲器虽可消除泵和压缩机的影响，然而所有仪表还是应远离振动或脉动安装为宜。阀门位置 流量仪表的管线上总是有控制阀和管线隔离阀。控制阀应装在仪表下游，以避免由阀产生任何流速分布扰动和气穴，从而流量表测量不正确或对流量计造成损伤。通常仪表上下游分别装有隔离阀，能使仪表与管线液流隔离，以便维护。上游阀应全开，应离仪表足够距离避免仪表进口的流速分布畸变。电气连接和电磁干扰 当代大部分仪表系统，在仪表上或其附近结合着电子设备。采用的电源要适合于所选择的仪表。当仪表输出电平低，应适用于环境相适应的前置放大器。所有电气连接应有抗杂散电干扰的能力。制造厂一般会提出连接电缆的型号和建议连接方法

25、。有些类型流量仪表的输出信号易感受大功率电源影响，大功率电源会使仪表输出脉冲波动，还会影响仪表电工作性 能，如电磁流量计的磁场被畸变。信号电缆应尽可能远离电力电缆和电力源，降低电磁干扰和射频干扰影响至最低水平。环境条件方面的考虑 选型过程中应考虑仪表的周围条件及其预期变化，这些因素如环境温度、湿度、安全性和电气干扰等。同时还应注意如下几点：a流量计上游特别是测量饱合蒸汽流量时应安装汽水分离装置和过滤器。蒸汽中的水分不仅影响计量的正确性，同时会对流量计造成机械性的伤害，如水锤、冲蚀等。因此，流量计上游应安装汽水分离装置，并用浮球式疏水阀进行疏水。流量计前也应安装过滤器，确保流量计不受管道垃圾、杂

26、质的损坏，过滤器应经常清洗，特别是新系统起用以后。b所有管道应足够支撑和良好的疏水。这可以避免在停机阶段的积水和再次起动时对流量计的损害。c在流量计管道单元的下游应安装止回阀，以避免倒流对流量计造成的机械破坏。d确保法兰垫片的不突出至管道中。e流量计的上下游应该有足够的直管道。f流量计的上游应安装波纹管密封的截止阀。g流量表安装使用前必须详细阅读使用说明书。这一点非常重要，他容易被人忽视。影响蒸汽测量蒸汽流量的因素很多，流量计的正确安装、流量计的选型等都是至关重要。小结 为了正确测量蒸汽的流量，我们在实际应用中必须注意以下几点：a蒸汽流量的变化。尽可能选择流量量程比大的流量计，避免在小流量时测

27、量不正确和流量“丢失”现象。b蒸汽系统压力和温度的变化。绝对压力恒定的蒸汽系统在现实中几乎是不存在。为避免压力或温度的波动引起的非测量性误差，蒸汽流量计应具有自动蒸汽密度补偿的功能。c饱和蒸汽干度的影响。应注意干度的修正，同时确保供给流量计高品质的蒸汽。d应选择一个适合实际蒸汽系统测量的流量计。一个性能良好的流量计应该具有，良好的精确度和再现性、较高的量程比、自动密度补偿功能等。e确保蒸汽流量正确计量，流量计良好的安装也很关键。问题一：相同的温压变化，在不采用温压补偿的情况下孔板式与涡街式流量计哪一个更准确一些？孔板问题二：流量计的量程比是否越大越好？不是，因为测量蒸汽过高的流动速度会引起系统的冲蚀和噪音，对流量表的测量产生较大的误差。量程比越大，仪表测量精度越小。问题三：孔板式与涡街式流量计一次仪表输出信号与介质的密度、压力、温度有关吗？无关，信号输出只和流速有关，而和介质的密度、压力、温度无关。问题四：饱和蒸汽应采用何种补偿？采用温度补偿和压力补偿效果基本一样，只是对投资来说温度补采用温度补偿和压力补偿效果基本一样，只是对投资来说温度补偿要经济一点，压力补偿精度高一点。偿要经济一点，压力补偿精度高一点。