用標準孔板流量計來測量飽和蒸汽流量存在一些不足之處,;壓力損失較大;導(dǎo)壓管,、三組閥及連接頭容易泄漏,;量程范圍小,一般為3:1,,當流量波動較大時,,易造成測量值偏低。而蒸汽流量計結(jié)構(gòu)簡單,,渦街變送器直接安裝于管道上,,克服了管路泄漏現(xiàn)象;另外,,蒸汽流量計的壓力損失小,,量程范圍寬,,對飽和蒸汽測量量程比達30:1。因此,,蒸汽流量計越來越受到人們的青睞。
1 蒸汽流量計的測量原理
蒸汽流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的,。流體在管道中經(jīng)過蒸汽流量計時,,在三角柱旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,,如圖1所示,。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質(zhì)流動的平均速度為v,,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,,流量計表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,,有如下關(guān)系式:f=Srv1/d=Srv/md (1)
式中 Sr —— 斯特勞哈爾數(shù),,無量鋼;
v1 —— 旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速,,m/s,;
m —— 旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形而積與管道橫截面面積之比;
v —— 流過旋渦發(fā)生體的流體的平均速度,,m/s。
因此可知,,通過測量f就可以計算出v,,從而求得管道內(nèi)的體積流量:
由式(3)可以看出,,在儀表的正常工作范圍內(nèi),即Sr為常數(shù)時,,儀表系數(shù)只與旋渦發(fā)生體和表體的幾何尺寸有關(guān),。
當旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時,,利用壓電傳感器測處于流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號,,再將頻率信號進行放大和整形,,輸出到流量積算儀,進行累積,顯示,。
2 蒸汽流量計在飽和蒸汽測量中的應(yīng)用
2.1 系統(tǒng)方案
根據(jù)飽和蒸汽壓力,、溫度和密度相對應(yīng)的關(guān)系,只需選擇壓力或溫度其中一項來對流量進行補償計算即可,。考慮蘭州石化公司煉油裝置內(nèi)的飽和蒸汽管路都較長,,壓力波動較大,,適宜采用壓力補償。
蒸汽流量計防爆等級為ExiaⅡCT2~T4 ,,它必須與已取得防爆合格證的本安關(guān)聯(lián)設(shè)備(防爆標志:ExiaⅡC)配套組成本安防爆系統(tǒng),。如圖2所示。
2.2 蒸汽流量計的選型
根據(jù)用戶提供的所測飽和蒸汽的壓力(溫度),、流量范圍,、管道直徑等參數(shù),選擇相應(yīng)規(guī)格的蒸汽流量計,。所測飽和蒸汽的流量范圍應(yīng)處于所選流量計的測量范圍內(nèi),,并處于流量計的*工作范圍,即流量計量程的50%~67%處,。對于管道直徑與流量計內(nèi)徑不一致的,可采取縮徑或擴管的方法,。
2.3 壓力補償用壓力變送器的選型
根據(jù)用戶提供的所測飽和蒸汽的壓力及壓力波動范圍,選擇適當量程的壓力變送器,。
2.4 流量積算儀的參數(shù)設(shè)置
筆者選用的ABG系列流量積算儀提供了12種流量補償算法,,基本可滿足各種測量介質(zhì)的流量補償計算,,可顯示瞬時流量和累積流量等參數(shù),并且可輸出標準模擬信號供控制和記錄,,還提供標準工業(yè)RS-485串行通訊接口,。
要使用流量積算儀的飽和蒸汽的壓力補償算法,就需要*入流量積算儀的參數(shù)設(shè)置狀態(tài),,選擇飽和蒸汽壓力補償模式,設(shè)置流量單位為千克每小時,,流量輸入模式為頻率信號,,壓力輸入模式為4~20mA,,然后輸入K值以及壓力上下限值。
2.5 安裝
a)蒸汽流量計應(yīng)盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方,,當管道較長或有可能發(fā)生振動時,必須采用加裝管道支撐物等減振方法,,減少管道受振動的影響,。
b)蒸汽流量計對安裝點上下游直管段的zui小長度要求根據(jù)現(xiàn)場情況各不相同,,如圖3所示。
c)蒸汽流量計對安裝點上下游配管的直徑偏差和同軸度等有相應(yīng)要求,,配管內(nèi)徑d與儀表的通徑D相同,,滿足0.95D≤d ≤1.1D,;配管與流量計同心,同軸偏差應(yīng)不大于0.05D,;流量計與法蘭之間的密封墊不能凸入管道內(nèi),,其內(nèi)徑可比流量計內(nèi)徑略大,。
d)壓力變送器的安裝位置應(yīng)在表前1D處。
e)流量積算儀安裝在控制室,。
3 結(jié)束語
蒸汽流量計在使用后克服了孔板流量計的諸多不足,,對飽和蒸汽的測量更準確,、更穩(wěn)定,維護方便,。但值得注意的是,,測量飽和蒸汽的流體流速不得低于5m/s,,否則,,流量計量值偏低。
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