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流量計量儀表在熱網工程中的選型
發布時間:2019-11-18

  在當前我國大力推行"綠色低碳、節能環保"的背景下,關閉小鍋爐集中供熱成為發展趨勢,那么作為貿易結算的蒸汽流量計量儀表具有日益重要的位置。隨著流量檢測儀表的應用及迅速發展,本文針對測量精度、成本、安裝等條件對熱網工程中流量計選型提出解決對策。
引言:作為貿易結算的重要參數,流量計量的精度關系到供用雙方的經濟利益。各類流量計量儀表都有各自的優缺點,適用的范圍,在選型過程中要揚長避短,選擇最合適的流量計。首先作為貿易結算的流量計量儀表,應滿足符合國家經委關于印發“企業能源計量器具配備和管理通則(試行)”的通知,用于包括過熱蒸汽和飽和蒸汽的蒸汽計量,精度應高于+-2.5%。其次,根據供熱蒸汽介質溫度一般為200~250度,低壓蒸汽的特點,剔除顯然不合適的方法和儀表,本文對熱網工程中應用最廣泛的渦街流量計,節流式差壓流量計(孔板,噴嘴,均速管),新型節流流量計進行下一步深入分析比較。分析按五個方面進行,即儀表性能方面,流體特性方面,安裝條件方面,環境條件和經濟因素方面。
1.渦街流量儀表
  渦街流量計的工作原理是當流體通過旋渦發生體時,將在其后兩側產生交替旋渦,旋渦的頻率f與流經旋渦發生體的流速V成正比,測得頻率f,可以得到流體流量。蒸汽在旋渦發生體上會在較寬的雷諾數范圍內產生穩定、可靠的旋渦,信噪比高,易于檢測。

渦街流量計在蒸汽計量中的優點在于:
(1)無可動部件,可靠性好。
(2)結構簡單,牢固與變送器一體化生成,安裝、維修簡便。
(3)較寬的1:10量程比,精度可達到+-1~2%,壓力損失小。
(4)價位適用,性價比高。
渦街流量計在蒸汽計量中的缺點在于:
(1)旋渦發生頻率受流速分布及旋渦的影響,因此上游有20D以上的直管段。如果縮徑,則可以改善流場,利于渦街信號穩定,減少直管段安裝要求。
(2)傳感器的接線位置要遠離電噪聲,如大功率變壓器、電動機和電源等。安裝時要考慮電磁干擾。
(3)廠家一般生產渦街流量計口徑<=DN250。
(4)大口徑的插入式渦街的探頭容易產生振動,信號不穩定,不建議使用。
(5)當蒸汽溫度高于300度的時候,傳感器與轉換器宜采用分離安裝方式,以免長期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。總體來說,渦街流量計作為熱網工程中蒸汽計量的儀表是合適的,在目前工程項目中應用廣泛,市場應用有較大的潛力。
2.節流式差壓流量計
  節流式差壓流量計由三部分組成:節流裝置,差壓變送器和流量顯示儀表。節流式差壓流量計工作原理是充滿管道的流體,流束在節流件處局部收縮。這時候流速變大,壓力降低,在節流件前后形成壓差,壓差開方與流速成正比,通過測量壓差來得到流量。
孔板流量計安裝示意圖
  按照節流件的結構形式可以分為標準孔板,噴嘴,文丘里管,均速管。節流式差壓流量計在供熱工程中應用的優點:
(1)結構簡單,牢固,性能穩定可靠,使用期限長,價格低廉。
(2)測量精度可達到精度可達到+-1~2%。
(3)可以應用與高溫,高壓場合。
(4)有大口徑產品。
  節流式差壓流量計在節流使流體失去了理想狀態,在供熱工程中應用的缺點如下:
(1)較窄的1:3量程比,只適用于熱網用戶蒸汽用量比較穩定的場合。
(2)安裝需要較長的前后直管段,以保證節流件進口端是穩定的管流,一般很難滿足。
(3)孔板、噴嘴壓力損失大。
(4)影響測量精度的因素太多,從設計、制造到安裝要求嚴格,任何一個環節不符合標準文件的要求,都會帶來較大的測量誤差。節流式流量儀表最大的缺點是要求較長的直管段,才能獲得較高的精度,在實際應用中具有較大的局限性。
3.平衡式流量儀表
  平衡流量計是一種新型節流流量儀表,工作原理與差壓式流量計一樣,它是一個多孔的圓盤節流整流器,安裝在管道截面上,流量與差壓的平方根成正比。平衡流量計具有結構簡單、可靠,加工簡單易行,使用中對前后直管段要求不高,有保持較高精度的優點。
平衡流量計是對稱多孔的結構特點,當流體穿過函數孔時,流體被平衡整流,渦流最小化,形成近似理想流體,降低了振動和信號噪聲。它與傳統節流裝置相比:
(1)測量精度提高5~10倍,1:10量程時,精度可達+-1.0%。
(2)流動噪聲降低到1/15、永久壓力損失約為1/3,壓力損失小。
(3)由于流場穩定,直管段要求低,一般為前3D,后1D,但是廠家宣稱的最小直管段可以縮短到0.5D,缺乏應有的測試數據予以驗證。
(4)可以直接替換孔板,適合全廠能源計量改造中將孔板流量計改為平衡式流量計

  平衡流量計沒有活動的部件,安裝和使用非常簡單方便,可省去大量直管段,大大減少流體運行的能量消耗。? 用于測量密閉管道中單相流體(液體、氣體或蒸汽)的流量計量。
  平衡流量計繼承了傳統節流裝置的全部優點,回避了量成比小,直管段要求高這些大部分缺點,大大的提高了測量性能。推廣應用近些年來,平衡式流量計發展很快,加上廠家的炒作,大有取代標準節流儀表之勢,但是價格昂貴,經濟方面表現較差。
4.溫度、壓力補償
  熱網工程中輸送介質蒸汽的密度隨著溫度、壓力變化而變化,從而導致流量發生變化,需要測量管網上溫度、壓力對流量進行補償或修正。飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著嚴格的一一對應關系,可選擇溫度補償或壓力補償修正流量。溫度壓力補償蒸汽流量時,一種是通過分別安裝溫度、壓力儀表和智能積算儀與流量計組合實現流量在線溫壓補償,第二種是通過溫壓補償型流量計來實現。
5.寬量程蒸汽計量
  在熱網工程中,經常會遇到用戶流量范圍變化大的場合,比如1:15,就目前的技術來說,以上所述流量計類型都有一定的局限性,這時候可以設置旁路小流量計量流量計,配合主回路流量計計量,以達到保證準確度擴大計量寬量程比的目的。
6.結語
  熱網工程中流量計的選型首先要根據蒸汽壓力、溫度、管道口徑、用戶流量等因素初步選擇可用儀表類型;然后根據用戶需求逐步淘汰,再對安裝、環境、經濟等因素進行仔細評比,最后選擇一種最合適的流量儀表。但由于被測蒸汽參數的復雜性、要求的多樣性和使用條件的特殊性,直到現在流量計量仍未能達得到滿意的效果。因此,開發新型的流量計或改進現有的產品仍勢在必行。

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