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閱讀:261發(fā)布時(shí)間:2021-12-16
孔板流量計(jì)與渦街流量計(jì)蒸汽計(jì)量誤差對(duì)比分析
蒸汽的物理性質(zhì)既不同于液體, 也不同于一般氣體,所以給其精確計(jì)量帶來(lái)了一定的難度。由于蒸汽的特殊性和人們的傳統(tǒng)習(xí)慣,目前多使用差壓式流量計(jì)對(duì)其進(jìn)行流量計(jì)量,而用孔板作為節(jié)流元件的差壓式流量計(jì)使用居多。近年來(lái),將渦街流量計(jì)用于蒸汽計(jì)量的數(shù)量在逐年增加, 其*性是孔板式流量計(jì)所不具備的, 特別是在蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值時(shí),孔板式流量計(jì)的計(jì)量誤差將遠(yuǎn)大于渦街流量計(jì)的計(jì)量誤差。下面對(duì)兩種流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的誤差進(jìn)行分析和對(duì)比。
一、孔板流量計(jì)計(jì)量誤差分析
差壓式流量計(jì)是利用流體的動(dòng)靜壓能轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行流體流量測(cè)量的。流體在管道中流動(dòng)時(shí),如遇流通面積改變將進(jìn)行動(dòng)靜壓能轉(zhuǎn)換,靜壓能轉(zhuǎn)換的多少與流通面積改變的大小、流體的流速大小和流體密度大小等有關(guān)。即靜動(dòng)壓能的變化量是上述3個(gè)物理量的函數(shù)。通過(guò)以上分析可以看出,當(dāng)測(cè)得某一差壓時(shí),由于所測(cè)流體的密度不同,所代表的流量也不同,只有當(dāng)流體的密度值等于孔板設(shè)計(jì)條件中的密度值時(shí),所測(cè)的差壓才能真實(shí)反映所測(cè)的流量。蒸汽由鍋爐產(chǎn)出后送用戶時(shí),由于熱損耗,溫度和壓力的下降是不可避免的,導(dǎo)致其密度遠(yuǎn)離了設(shè)計(jì)值,再加之其他相關(guān)設(shè)備又不可能*復(fù)原設(shè)計(jì)條件,從而將產(chǎn)生測(cè)量誤差。測(cè)量誤差隨著蒸汽參數(shù)的波動(dòng)而波動(dòng),而且沒(méi)有一個(gè)通用的修正公式。
表1是在同一管道中用同一個(gè)孔板及相同的測(cè)量設(shè)備對(duì)同一種蒸汽所測(cè)得的一組數(shù)據(jù)。從中可以看出,在相同的差壓下,由于蒸汽的溫度和壓力的變化,即蒸汽密度的變化,相同的差壓所對(duì)應(yīng)的流量是不同的。以1.0MPa蒸汽計(jì)量為例,只有在蒸汽的物理?xiàng)l件*符合設(shè)計(jì)條件(1.0MPa、300℃)時(shí),儀表指示的示值才是真實(shí)的實(shí)際流量值。由表 1可以看出,不論在什么條件下,對(duì)同一個(gè)差壓值,指示儀表所指示的量值都是定格在設(shè)計(jì)條件下的量值,與實(shí)際量值出現(xiàn)偏差(*符合設(shè)計(jì)條件的量值除外),誤差可達(dá) -11.32%,這么大的誤差是實(shí)際交接計(jì)量中應(yīng)該避免的。因?yàn)樗鶞y(cè)得的流量信號(hào)也就是差壓信號(hào),對(duì)于設(shè)計(jì)值而言不是一個(gè)真實(shí)值,即便后續(xù)測(cè)量和運(yùn)算再準(zhǔn)確也無(wú)法消除計(jì)量誤差,所以在這種條件下,即使進(jìn)行了溫壓補(bǔ)償,所測(cè)得的量值也是不準(zhǔn)確的。另一方面,即使現(xiàn)在一次儀表大多使用 0.25級(jí)的差壓變送器,將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳,但由于其輸出信號(hào)均為標(biāo)準(zhǔn)的(4~20)mADC,電流信號(hào)量程只有 16mA,是固定不變的。如果流量量程過(guò)大,在信號(hào)處理上也會(huì)帶來(lái)一定的誤差。若(4~20)mA對(duì)應(yīng)的流量為(0~50)t/h,那么電流的變化量和流體的流量變化量之間關(guān)系是:0.32mA對(duì)應(yīng)1t/h。當(dāng)流量的變化量為 0.1t/h時(shí)引起電流的變化量為0.032mA,由于二次儀表靈敏度的限制,如此小的變化量很難被測(cè)量出來(lái),這必將增加測(cè)量的誤差。隨著時(shí)間的推移將使最終的計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。
二、渦街流量計(jì)計(jì)量誤差分析
渦街流量計(jì)是利用流體振動(dòng)原理進(jìn)行流量測(cè)量的。在流動(dòng)的流體中,垂直于流體流動(dòng)方向插入一個(gè)柱狀體,流體在流經(jīng)柱狀體后,在其下游兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列卡門(mén)渦街,卡門(mén)渦街的發(fā)生頻率在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)與流體的流速有關(guān),并且呈正比線性關(guān)系。在實(shí)際測(cè)量中,一臺(tái)制造完成的渦街流量計(jì),其柱狀體的特征寬度 d是固定不變的。由此可見(jiàn),卡門(mén)渦街的頻率在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)只與流體的平均流速有關(guān),與流體的密度、黏度等物理參數(shù)基本無(wú)關(guān)。只要測(cè)得了渦街頻率 f和柱狀發(fā)生體處的流通面積,即可測(cè)得流過(guò)發(fā)生體兩側(cè)流體的體積流量,技術(shù)篇┃誤差與不確定度要在標(biāo)準(zhǔn)流量裝置上進(jìn)行標(biāo)定,以測(cè)出其準(zhǔn)確的流量系數(shù)。這樣,一方面可以使流量計(jì)的準(zhǔn)確度得到確認(rèn),另一方面可使渦街流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度相比出廠時(shí)的準(zhǔn)確度有一定程度的提高,這是孔板流量計(jì)無(wú)法相比的。在實(shí)際測(cè)量蒸汽時(shí),由于蒸汽溫度遠(yuǎn)高于標(biāo)定時(shí)流體的溫度,這樣將使渦街表柱狀發(fā)生體的特征寬度和流通面積發(fā)生變化,從而使流量系數(shù)發(fā)生變化。所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修正,以得到實(shí)際的流量系數(shù),進(jìn)一步保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。這是孔板流量計(jì)所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
三、結(jié)束語(yǔ)
由于蒸汽特殊的物理性質(zhì),所以在選用流量計(jì)時(shí)要給予充分重視。由上述對(duì)兩種流量計(jì)的測(cè)量原理的分析可以看出,當(dāng)蒸汽的壓力和溫度偏離設(shè)計(jì)值時(shí),兩種流量計(jì)產(chǎn)生的計(jì)量誤差相差很大。如當(dāng)上述蒸汽的參數(shù)由設(shè)計(jì)值的 300℃、1.0MPa變化到 250℃、0.7MPa時(shí),使用差壓式流量計(jì)計(jì)量可產(chǎn)生 11.23%的誤差。而渦街流量計(jì)的計(jì)量誤差不會(huì)大于該表的設(shè)計(jì)計(jì)量誤差,一般為 1.0%~ 2.0%。相比之下,渦街流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于差壓式流量計(jì),所以在蒸汽的實(shí)際參數(shù)不能保證設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí),尤其是用于貿(mào)易交接計(jì)量方面,一定要慎用差壓式流量計(jì),否則將帶來(lái)很大的計(jì)量誤差和經(jīng)濟(jì)損失。
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