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用渦街流量計測量蒸汽時的誤差分析

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能源是國民經濟的基礎.七屆全國人大四次會議通過了國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要將節能降耗目標作為約束性指標提出到2010年單位國內生產總值能耗比2005年降低20%。為了獲得準確可靠的能源計量數據,對企業的能源利用狀況進行科學的分析和統計,國家質檢總局頒布了GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》對企業的能源計量器具的配備和管理提出了基本要求。隨著城市集中供熱的發展,集中供熱已經有了相當的規模。根據使用的熱煤不同,集中供熱分為熱水供熱系統與蒸汽供熱系統。其中,蒸汽供熱系統中蒸汽計量已日趨成為供熱公司與用汽單位共同關注的問題,因為這是衡量供熱公司管網效率、用戶能源消耗的直接依據,所以蒸汽流量計量的準確與否相當重
 
1.蒸汽計量的系統介紹
圖1為目前較為合理的計量系統框圖。
圖中通過熱電阻、壓力變送器測出蒸汽的溫度、壓力,然后與轉換器輸出的脈沖信號一起送到智能型蒸汽流量表,由儀表中單片微機計算瞬時流量、累積流量及蒸汽的溫度、壓力和漩渦發生體的頻率值。當外供電源停電時,圖中的逆變電源可以自動向計量系統供電,防止停電時蒸汽無法計量。加入記錄儀是為了記錄用戶一個月中每小時的瞬時用汽量,便于供熱單位隨時了解用戶的負荷情況,便于計量收費。
 
2.蒸汽計量的系統管路安裝情況
目前渦街流量計安裝如圖2所示。
流量計在設計上已考慮到在惡劣條件下工作,但為了長期保持它的精確度和穩定性,在選擇安裝地點時必須考慮下列因素:
環境溫度、環境空氣、機械振動與沖擊。
在渦街流量計安裝時,應在其上游側配置20(D為流量計的公稱通徑)以上的直管段和在下游側配置長度為5D以上的直管段。
 
3.蒸汽計量的誤差分析
3.1蒸汽溫度對渦街流量傳感器的儀表系統的影響
儀表系數K通常是在常溫(15℃)左右檢定的,如果被測流體的溫度較高或較低,與常溫相差較大,由于熱脹冷縮會使儀表體和旋渦發生體的幾何尺寸發生變化,造成流通面積變化而引起附加誤差。正確的解決方法是對儀表系數進行補償修正。
修正公式為:Kt=[|-48|×10的-5次方(t-t0)]Km
式中:Kt—流體溫度為t時的儀表系數P/L;
Km—流體溫度為t時的儀表系數;
t—工作溫度(℃);
t0—標準溫度,常取15℃。
3.2流量計安裝不當引起的誤差
安裝流量計的配管內徑一般應等于或略大于流量儀表的內徑。如果配管的實際內徑略小于流量儀表內徑(3%以內),雖然不會對儀表本身所固有的K值造成影響.但卻因流通面積突變引起表觀流速變化而可能產生附加測量誤差。
3.3發生體迎流面堆積產生的影響
如果被測流體中存在黏性顆?;驃A雜較多纖維狀物質,則可能會逐漸堆積在旋渦發生體迎流面上使其幾何形狀和尺寸發生變化,因而儀表系數也相應變化,從而引起附加誤差。
3.4蒸汽相變對流量測量的影響
由渦街表的原理可得知,目前廣泛使用的卡門渦街流量計在測量蒸汽時,如果供熱公司輸送到用戶的是過熱蒸汽,則由質量流量m=Qρ其中Q為體積,與卡門渦街頻率有關;ρ為蒸汽密度,與蒸汽的壓力、溫度有關,由公式進行查表補償可以求出瞬時質量流量和累積質量流量。但是,從目前的情形看,很多時候供熱公司輸送到用戶的是汽、液兩相共存的濕飽和蒸汽。這是因為,蒸汽在沿管路流動時,因克服摩擦阻力和局部阻力壓力逐漸下降,管壁散熱熱焓逐漸降低,從而使蒸汽中含水。如果準確測量質量流量,應將濕蒸汽的干度值參與質量流量的計算。但由卡門渦街表的原理分析可知,在汽液兩相共存的情況下智能型蒸汽表仍按蒸汽的體積流量來計量質量,水與蒸汽的密度比相差懸殊,故使測量的質量流量下降。這是造成供熱公司管網損失的zui重要原因。
 
4.結論
由上述分析,我們可以看出:計量儀表正確安裝與維護是蒸汽計量準確的基礎;使用先進的保溫材料,增進保溫效果,是熱力公司減少蒸汽計量誤差損失的zui主要辦法。
 
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