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三种蒸汽流量计的原理及特点


蒸汽流量计选型条件 
 
蒸汽计量的特点
  
蒸汽作为重要的载能工质,在石油、化工、冶金以及城镇供热行业中广泛应用。由于蒸汽物性的特殊性,长期以来一直是能源计量工作中的重中之重,蒸汽流量计有以下特点:
 
①蒸汽干度的修正及其可能出现的汽水两相流测量问题,对于相流经常变化的蒸汽,使用目前流量仪表测量流量,不易做到准确计量。
 
②因生产调整和工艺条件变化,蒸汽量波动幅度较大,计量仪表的性能难以适应。
 
③随着温度和压力的变化,蒸汽物理性质变化较大,给准确计量带来困难。
 
④蒸汽在工业生产所用能源中属较贵的能源,对单位经济核算影响较大。
 
 
动力部外送蒸汽的工艺参数
 
蒸汽流量计选型与分析
   
根据项目输送蒸汽的性质和工艺操作参数,以及蒸汽流量计广泛选择的流量计型号,初步确定可以选择的流量计有毕托巴流量计、涡街流量计和一体化节流式流量计,以下对三种蒸汽流量计的原理及特点做以分析比较。 
 
毕托巴流量计 
  
毕托巴流量计是采用皮托管原理提取管道中心流体流速(全压-静压=动压)再换算成流体体积流量与质量流量的差压式流量计。皮托管原理早就广泛应用在航天航空业中,如:飞机风洞的测试和检测、飞机发动机气体动力测试、飞机飞行速度的测速杆等,技术成熟。 
 
组成和工作原理 
  
毕托巴流量计将探针插入管道中心,总压孔对正流体的来流方向,静压孔对正流体的去流方向,总压与静压之差即为管道中心的实测差压,再由该探针的风洞标定曲线拟合出该点的标准差压,根据标准差压来计算流体的流量。同时还需用压力变送器测出流体压力,用热电阻温度计测出流体温度,把标准差压信号、压力信号、温度信号同时引入单片机构成的流量积算仪或直接接入DCS系统,一方面对探针的流量方程进行解算,再一方面对蒸汽进行压力、温度补偿,以保证测量精度,并用数字显示出差压、压力、温度、瞬时流量、累积流量、热量、速度等参数。 
 
毕托巴流量计的优点
 
①准确度高。蒸汽测量最高可达0.5级;
 
②可靠性高。因探针的构造非常简单,结构设计合理,导压管内介质不流动,杂物不容易进去,所以能长时间保持测量精度;
 
③测量范围广。流量在0.2~50000t/h都可以精确测量。对低流速、小流量、大管径测量效果尤佳;
 
④安装简便。只需在管道合适的位置上打一个相当的孔,把一次元件探针插入管道中心,即可方便地进行安装;
 
⑤压力损失小,一次元件传感器是Φ20mm~Φ55mm不锈钢制成,其截面积很小,在介质管道中几乎是无压力损失,与孔板等节流装置相比较具有明显的节能效果;
 
⑥现场安装不要求直管段。 
 
毕托巴流量计的缺点
 
①价格高,性价比低;
 
②引压管没有不积冷凝水设置和防冻设置。 
 
涡街流量计
 
组成和工作原理
  
涡街流量计属于体积流量计。涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过旋涡发生体后会产生正比于流速的旋涡,由此可算出流体的流量。流量与旋涡频率的关系,可用下式表示[1]:V=f/k
式中:f为旋涡的个数;k为仪表系数;V为流过流体的体积。 
 
2.2.2涡街流量计用于蒸汽计量的主要优点
 
①结构简单而牢固无可动部件,可靠性高,长期运行十分可靠;
 
②安装简单,维修十分方便;
 
③输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高;
 
④压力损失较小,运行费用低,节能;
 
⑤测量范围宽,量程比可达1∶10;
 
⑥应用范围广,蒸汽、气体、液体的流量均可测量。 
 
2.2.3涡街流量计用于蒸汽流量计的缺点
 
①要求被测量介质的流动雷诺数下限较高,体流速一般应大于4m/s,流速过低时会造成测量精度降低甚至小流量不计量;
 
②对振动较敏感,在强烈振动的环境下工作,会影响测量精度;
 
③对被测量介质的洁净度要求较高,不适宜测量对频率信号检测器造成严重污染的脏污流体。

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