在傳統的工業生產領域,蒸汽流量的測量普遍使用孔板、噴嘴等節流裝置,尤其以孔板的應用**。這是因為蒸汽是一種高溫高壓介質,對于一次檢測裝置的耐高溫高壓性能要求比較嚴格。而孔板結構簡單,無任何電子部件,工作可靠,成本低,又有豐富、可靠的實驗數據,具有一定準確度,能滿足工程測量的一般需要。但是,孔板的缺點同樣比較明顯,比如,節流損失嚴重,量程比較小,安裝檢修的工作量大,測量精度不是很高,尤其磨損和邊緣沉淀后精度急劇下降等等。隨著流量測量技術的發展,許多精度更高、節流更小、安裝和維護更方便的流量檢測裝置日益成熟,正逐步取代孔板的傳統位置。我們使用的威力巴流量探頭,配以高性能的變送器和二次積算顯示儀表,進行蒸汽流量測量的運行試驗,取得了很好的效果。

1.蒸汽流量測量系統的設計

該系統由威力巴流量探頭、差壓變送器、壓力變送器、溫度元件和智能流量積算儀組成。由威力巴流量探頭檢測出管道內蒸汽流量的差壓信號,經差壓變送器轉換為4~20mA電流信號,輸入智能流量積算儀進行蒸汽流量的計算、顯示和累計,壓力變送器檢測管道內蒸汽的壓力并轉換為4~20mA電流信號,和溫度元件測得的蒸汽溫度信號一起,輸人積算儀進行溫度和壓力補償,使流量測量更加準確。其中,威力巴探頭是該測量系統的核心部分,其性能指標直接關系到蒸汽流量計量的準確與否,是整套流量系統試驗的重點;變送器和積算儀的性能同樣影響流量的測量。

2.威力巴探頭的工作原理和性能特點

威力巴探頭是在阿牛巴的基礎上發展起來的,是一只在高、低壓區有按一定準則排布的多對取壓孔、截面是子彈形狀的均速流量管,當流體流過探頭時,在其前部產生一個高壓分布區,高壓分布區的壓力略高于管道的靜壓。根據柏努利方程原理,流體流過探頭時速度加快,在探頭后部產生一個低壓分布區,低壓分布區的壓力略低于管道的靜壓。通過檢測高、低壓分布區的壓力差進而計算出流體流量。特點有:

(1)子彈頭截面形狀的設計,使流體能產生精確的壓力分布,固定的流體分離點;

(2)探頭迎流面設計成粗糙表面,使流體流過時形成一個穩定的紊流邊界層,減小了流體牽引力和渦街脫落力,提高了低流速時的測量精度;

(3)低壓取壓孔位于探頭側后兩邊、流體分離點之前,遠離渦流波動區域,可以生成穩定的差壓信號,并且避開了探頭后半部的雜質聚集區,可有效防堵;

(4)獨有的的高強度子彈頭形單片雙腔結構,使其內部成一體化結構,避免了信號滲漏,提高了探頭結構強度,能夠保持長期的高精度測量;

(5)適用于氣體、液體和蒸汽等各種介質,尤其對于蒸汽的流量測量具有比其它檢測裝置更優良的性能;

(6)此外,威力巴探頭還具有量程比寬、管道的**性壓力損失低、安裝方便、基本免維護、使用壽命長等特點。

3.配套儀表的選型及特點

這次試驗我們選用了一種新型的智能流量積算儀,除具有普通智能流量積算儀的基本功能以外,其zui大的特點體現在其豐富實用的輔助功能上:

(1)顯示及抄表功能

該積算儀除具有顯示當前日期、時間及被測流體的瞬時流量、累計流量、壓力、差壓、溫度等測量參數外,還可以根據用戶的需要,設定自動抄表功能。利用此功能,可以查看一段時間(40天)內每天的累計流量、一段時間(30天)內每個整點累計流量,實現分班報表,定時抄表功能,這一特殊的功能對于本次試驗分析威力巴流量計的運行情況起到了重要作用。

(2)特殊的補償運算功能

該積算儀在測量蒸汽流量時,除了可以通過壓力、溫度值的輸入信號進行蒸汽的密度自動補償外,還具有在壓力變送器、溫度元件及變送器發生故障時,自動轉入壓力、溫度的設定值進行補償,從而可以減少補償誤差。此外還可以在儀表停電期間自動進行流量補償并記錄停電時間,為分析整個系統的測量和儀表運行情況提供依據。

4.測量系統的運行情況及分析

我們用該套蒸汽流量測量系統對我廠某蒸汽管道上進行流量計量的運行試驗,整個分廠由一條管徑為219mm的管道供生產和冬季取暖用汽,設計zui大流量為18t/h,介質為過熱蒸汽。系統投運以后,我們運用積算儀的定時抄表功能,對11、12月份兩個月每天的蒸汽流量記錄進行了分析,繪制出流量曲線圖,見圖1、圖2。

從流量曲線分析來看,11月前12天,每天的蒸汽用量在200t左右;12日以后,采暖用汽開始,每天的蒸汽用量在250t左右,而且波動幅度較大,這與采暖用汽不穩定有關系;到12月6日以后穩定在每天用汽300t左右;其中,20日到28日,由于取壓管受凍,測量系統出現異常,流量達到設計的zui高點,28日采取拌熱措施以后恢復正常測量。經過以上對曲線的分析,結合生產、生活的用汽情況,我們得出初步結論;該系統測量的數據準確可靠,基本上反映了用汽的實際情況,試驗取得明顯成效。

5.威力巴流量計在山西分公司的推廣應用

在試驗取得圓滿成功的基礎上,我們把威力巴流量計的應用推廣在山西分公司的二級計量中,取得了圓滿成功。

5.1威力巴流量計在蒸汽計量中的應用

蒸汽計量是我分公司能源計量的重要組成部分,也是長期以來困擾分公司計量的難題,主要原因是計量點多,地點分散,停汽困難,儀表選型不當,不僅影響計量的準確,更重要的是會對生產造成不良影響。以前安裝的孔板、渦街等流量儀表因為壓力損失大、計量精度低等原因一直沒有正常使用。基于威力巴流量計的成功試驗,我們在我分公司的蒸汽計量中進行了推廣應用,經過現場勘察、儀表選型、計量點確定,制定了詳盡合理的安裝方案,在此基礎上,我們安裝威力巴流量計30多套,解決了我分公司的蒸汽計量問題,經過一年多的運行,所有儀表的計量都穩定、準確。

5.2威力巴流量計在風計量中的應用

風計量是我分公司的計量的一個空白點,高、低壓風的計量一直處于失控狀態,嚴重影響了我分公司的內部市場化運作。風計量既有同蒸汽計量相同的一面,也有其本身的特點,根據威力巴流量計的特點,結合我分公司高、低壓風介質的實際情況,我們運用威力巴流量計來解決風計量問題,總共安裝在線式威力巴流量計20多套,從根本上解決了我分公司的高、低壓風的計量問題。

6.結束語

通過威力巴流量計在蒸汽、高、低壓風流量計量中的運行情況進行分析、總結,我們對威力巴流量計這一新型儀表在流量測量中的性能特點有了進一步的了解,為我們計量檢測工作提供了寶貴的經驗,威力巴流量計也在我分公司的計量工作中發揮著重要的作用。