蒸汽流量計(jì)會(huì)不會(huì)受蒸汽相變的影響
發(fā)布者：hongqiyibiao 發(fā)布時(shí)間：2012-05-15 09:58:02
先解釋下什么是氣相，氣相怎么形成的，飽和水蒸汽中的水滴本是液相，但在一定條件會(huì)被蒸發(fā)變成氣相。這是蒸汽質(zhì)量流量測(cè)量中常常碰到的氣水相變，蒸汽流量計(jì)首選淮安市紅旗儀表專業(yè)蒸汽流量計(jì)廠家。目前，蒸汽質(zhì)量流量測(cè)量使用的方法基本上仍然采用推導(dǎo)法（間接法），這可能是因?yàn)榭评飱W利質(zhì)量渦街流量計(jì)用來(lái)測(cè)量蒸汽流量投資太大，而且還有很多局限性。在推導(dǎo)式質(zhì)量渦街流量計(jì)中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是蒸汽密度的求取，蒸汽相變發(fā)生后，就使得通常由蒸汽溫度壓力求取其密度的關(guān)系發(fā)生變化，因此必須認(rèn)真對(duì)待。一、氣相變液相過(guò)熱蒸汽在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離輸送后，往往會(huì)因?yàn)闊崃繐p失溫度降低使其從過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)入飽和狀態(tài)，甚至部分蒸汽冷凝出現(xiàn)相變而變成水滴，這些水滴對(duì)流量測(cè)量結(jié)果究竟有多大影響，下面舉例說(shuō)明。有一常用壓力為1.0MPa的過(guò)熱蒸汽，其流量為Qm，假設(shè)經(jīng)常距離送后有10%Qm冷凝成水滴，令其為Qml，而保持氣態(tài)的部分為Qms，從定義知，此時(shí)濕蒸汽的干度為(1)由于采用溫壓補(bǔ)償，所以按照臨界飽和狀態(tài)查表，得到此時(shí)的蒸汽（干部分）密度為PS=5.6808KG/M3，查水密度表知此時(shí)水滴的密度為PL=882.47kg/m3，顯然水滴與蒸汽干部分的體積流量為：QL=Qml/PL QS=Qms/PS式中；QL--水滴的體積流量，m3/s；QS--蒸汽干部分的體積流量，m3/s；由定義知，蒸汽干部分體積流量占濕蒸汽總體積流量之比RV為在該例中，RV=99.93%，由此可見(jiàn)，在濕蒸汽中，水滴所占的體積可忽略不計(jì)。1.1蒸汽流量計(jì)時(shí)濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的具體影響渦街流量的輸出僅于流過(guò)測(cè)量管的流體流速成正比，在測(cè)量濕飽和蒸汽時(shí),水滴對(duì)渦街渦街流量計(jì)輸出的影響可忽略，故可以為，渦街渦街流量計(jì)的輸出完全是由濕蒸汽的干部分所引起，而干部分的密度，無(wú)論是壓力補(bǔ)償或溫度補(bǔ)償，都可較精確地查出。蒸汽計(jì)量的結(jié)果往往作為供需雙方經(jīng)濟(jì)結(jié)算的依據(jù)，如果雙方約定按蒸汽干部分結(jié)算費(fèi)用,冷凝水不收費(fèi)，則在本例中相變對(duì)測(cè)量的影響微不足道,可以忽略.如果冷凝水也按照蒸汽一樣收費(fèi)，則渦街渦街流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果偏低值為（1—X）。1.2選用孔板渦街流量計(jì)時(shí)的濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；從GB/T2624-93標(biāo)準(zhǔn)知{1}，孔板渦街流量計(jì)測(cè)量蒸汽質(zhì)量流量的有下面的公式。式中:qm-----質(zhì)量流量，Kg/s;C-----流出系數(shù)；β-----節(jié)流件孔徑與管道內(nèi)徑之比d/D;ε1---流束膨脹系數(shù)；d―――節(jié)流件孔徑，m；△p----差壓，Pa;P1---節(jié)流件入口端流體密度，kg/m3當(dāng)過(guò)熱蒸汽熱量損失而脫離過(guò)熱狀態(tài)后，只可能出下兩種情況。一種是進(jìn)入臨界飽和狀態(tài)，另一種是進(jìn)入過(guò)飽和狀態(tài)。如果進(jìn)入臨界飽和狀態(tài)，從理論上講，渦街流量計(jì)不會(huì)因此而增大誤差，因?yàn)樵谑剑?）中，根據(jù)蒸汽壓力查出的P1與實(shí)際密度是相符的，如果進(jìn)入過(guò)飽和狀態(tài)，情況就復(fù)雜了。一般認(rèn)為，蒸汽干度較高（X≥95%）時(shí)流體表現(xiàn)為均相流動(dòng)，溫壓補(bǔ)償可按通常方法進(jìn)行，但出現(xiàn)一定誤差。在式（7）中，P1是實(shí)際流體濕飽和蒸汽的密度，其值比臨界飽和狀態(tài)的大，而且干度越低密度越大。而人們根據(jù)壓力查出的是臨界飽和狀態(tài)的密度，比實(shí)際密度小，所以蒸汽流量計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)負(fù)誤差。在濕度不進(jìn)行測(cè)量的情況下，X是未知數(shù)，因此，測(cè)量結(jié)果偏底多少也是未知數(shù)。在蒸汽干度較低（X<95%）時(shí)，管道中的流體出現(xiàn)分層流動(dòng)，產(chǎn)生誤差更大。二.什么變成過(guò)熱蒸汽？濕飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽，一般發(fā)生在濕飽和蒸汽突然較大幅度減壓，流體出現(xiàn)絕熱膨脹時(shí)。2.1相變過(guò)程是怎么樣的濕飽和蒸汽中的水滴，其壓力和溫度處于平衡狀態(tài)，在壓力突然降低而低于平衡壓力時(shí)，水滴部分蒸發(fā)，同時(shí)從液相和汽相中吸收汽化熱，使汽液相溫度降低。如果溫度降低得不多或蒸發(fā)前濕度較高，都會(huì)使溫度迅速降低到與新的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，建立新的平衡。這時(shí)蒸汽仍為濕飽和蒸汽。如果壓力降低得很多或蒸發(fā)前濕度較低，則因水滴蒸發(fā)而使溫度降低后仍高于新的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，則蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)。2.2究竟有哪些影響？（1）上述蒸發(fā)發(fā)生后得到的兩種結(jié)果，前一種對(duì)我們的補(bǔ)償無(wú)影響，僅僅是蒸汽中的干部分增加，干度相應(yīng)增大。（2）如果蒸發(fā)發(fā)生后，蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)，而渦街流量計(jì)又恰巧安裝在減壓之后的管道上，這時(shí)對(duì)渦街流量計(jì)的影響分三種情況。A）設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到蒸汽變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)或處于何種狀態(tài)難以確定或有時(shí)是過(guò)熱狀態(tài)有時(shí)是飽和狀態(tài)，所以采用溫壓補(bǔ)償，則上述相變對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響。B）設(shè)計(jì)時(shí)按飽和蒸汽考慮。而且采用壓力補(bǔ)償，則上述相變將帶來(lái)較小的誤差，即過(guò)熱蒸汽溫度同飽和溫度之差所對(duì)應(yīng)的密度差造成的補(bǔ)償誤差。C）設(shè)計(jì)時(shí)按飽和蒸汽考慮，但采用溫度補(bǔ)償，則將過(guò)熱蒸汽溫度當(dāng)作飽和溫度去查密度表，一般會(huì)引起較大的誤差。2.3經(jīng)典案例有一威力巴流量計(jì)廠家，鍋爐房供飽和蒸汽，并根據(jù)各用戶中蒸汽壓力要求值最高的一個(gè)決定鍋爐供汽壓力為1.0MPa，多數(shù)用戶在蒸汽總管進(jìn)裝置時(shí)先經(jīng)減壓閥減壓。現(xiàn)從下所示的一個(gè)實(shí)例著手進(jìn)行分析。用作進(jìn)裝置蒸汽計(jì)量的旋渦渦街流量計(jì)按裝在減壓（穩(wěn)壓）閥之后。原設(shè)計(jì)按飽和蒸汽考慮，采用溫度補(bǔ)償。經(jīng)減壓，蒸汽總管帶入的水滴蒸發(fā)完后汽溫仍高于飽和溫度，呈過(guò)熱狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)如圖所示，這時(shí)流量二次表按照所測(cè)量到的溫度t2=162.4℃查飽和蒸汽密度表，得P2=3.4528kg/m3，而按照t2和P2兩個(gè)測(cè)量值查過(guò)熱蒸汽密度表，得密度P2=2.6897kg/m3所以質(zhì)量渦街流量計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)28.37%的誤差，即在本例中，如果采用壓力補(bǔ)償，則根據(jù)P2=0.42MPa的信號(hào)查飽和蒸汽密度表，應(yīng)得到P2=2.7761kg/m3，則補(bǔ)償誤差為2.4有什么好的解決辦法（1）如果渦街流量計(jì)只能安裝在減壓閥后面，則可增裝一臺(tái)壓力變送器。進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。（2）如果減壓閥的穩(wěn)壓性能較好，可將渦街流量計(jì)上游壓力值作為一個(gè)恒定值（通過(guò)面板操作）設(shè)置到二次表內(nèi)進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。（3）將總蒸汽流量計(jì)安裝在減壓閥之前。由于上述蒸汽未經(jīng)減壓時(shí)，不存在相變問(wèn)題，所以，將渦街流量計(jì)安裝在減壓閥之前，按飽和蒸汽補(bǔ)償方法處理。可保證測(cè)量精度。最后不然看出蒸汽流量計(jì)的會(huì)受蒸汽相變的影響。
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