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涡街流量计与节流式差压流量计性能比较

 

(1)涡街流量计的优点与节流式差压流量计相比,涡街流量计有如下优点:
结构简单、牢固、安装维护方便。无需导压管和三阀组等,减少泄露、堵塞和冻结等。② **度较高,一般为±(1~1.5)%R。 ③ 测量范围宽,合理确定口径,范围度可达20:1。 ④压损小,约为节流式差压流量计的1/4~1/2。 ⑤ 输出与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移。 ⑥在一定雷诺数范围内,输出频率不受流体物性(密度、粘度)和组成的影响,即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状、尺寸有关。
(2)涡街流量计的局限性 ①对管道机械振动较敏感,不宜用于强振动场所。 ② 口径越大,分辨率越低,一般满管时流量计用于DN400以下。 ③流体温度太高时,传感器还有困难,一般流体温度≤420℃。 ④当流体有压力脉动或流量脉动时,示值大幅度偏高,影响较大,因此不适用于脉动流。
(3)节流式差压流量计优点 ①节流式差压流量计中的标准孔板结构易于复制,简单牢固,性能稳定可靠,价格低廉。无需实流校准就可使用,这在流量计中是少有的。 ②适用范围广泛。既适用于全部单相流体,也可测量部分混相流,如气固、汽液、固液等。 ③ 高温高压大口径和小流量均适用。 ④对振动不敏感,抗干扰能力特别优越。
(4)节流式差压流量计局限性 ①测量**度在流量计中属中等水平。由于众多因素的影响错综复杂,**度难以提高。 ②范围度窄,由于仪表信号(差压)与流量为平方关系,一般范围度仅3:1~4:1。 ③现场安装条件要求较高,如需较长的直管段(指孔板、喷嘴),一般难以满足。 ④节流装置与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节,易产生泄露、堵塞及冻结、信号失真等故障。*近几年发展起来的一体型节流式差压流量计,虽然仍有引压管线,但长度不足1m,因而减小了这方面的缺陷。 ⑤压损大(指孔板、喷嘴)。
3.1.9蒸汽相变对流量测量的影响水蒸气顾名思义是气相,但在一定条件下会变成液相;饱和水蒸气中的水滴本是液相,但在一定条件会被蒸发变成气相。这是蒸汽质量流量测量中常常碰到的汽水相变。在推导式质量流量计中,关键环节是蒸汽密度的求取,蒸汽相变发生后,就使得通常由蒸汽温度压力求取其密度的关系发生变化,因此必须认真对待。
(1)气相变液相过热蒸汽在经过长距离输送后,往往会因为热量损失、温度降低,使其从过热状态进入饱和状态,甚至部分蒸汽冷凝出现相变而变成水滴。这些水滴对流量测量结果究竟有多大影响,下面举例说明。有一常用压力为1.0MPa的过热蒸汽,其流量为qm,假设经长距离输送后有10%qm冷凝成水滴,令其为qm1,而保持气态的部分为qms,从定义知,此时湿蒸汽的干度为X=0318.h2.gif (3.22)由于采用温压补偿,所以按照临界饱和状态查表,得到此时的蒸汽(干部分)密度为ρs=5.6808kg/m3,,查水密度表知此时水滴的密度为ρL=882.47kg/m3,显然水滴与蒸汽干部分的体积流量为 qvl=qml/ρ1 (3.23) qvs=qms/ρ2 (3.24) 式中qv1――水滴的体积流量,m3/s; qvs――蒸汽干部分的体积流量,m3/s。由定义知,蒸汽干部分体积流量占湿蒸汽总体积流量qv之比Rv为 0318.h2.gif Rv= (3.25) 因为0318.h3.gif (3.26) 0318.h4.gif 所以 Rv= (3.27)在该例中,Rv=99.93%,由此可见,在湿蒸汽中,水滴所占的体积比可忽略不计。
选用涡街流量计时湿度对测量结果的影响。涡街流量计的输出仅与流过测量管的流体流速成正比,在测量湿饱和蒸汽时,水滴对涡街流量计输出的影响可忽略,故可认为,涡街流量计的输出完全是由湿蒸汽的干部分所引起。而干部分的密度,无论是压力补偿或温度补偿,都可较**地查出。蒸汽计量地结果往往作为供需双方经济结算地依据。如果双方约定按蒸汽干部分结算费用,冷凝水不收费,则在本例中相变对测量的影响微不足道,可以忽略。如果冷凝水也按照蒸汽一样收费,则涡街流量计的计量结果偏低值为1-X。
选用孔板流量计时湿度对测量结果的影响。从GB/T2624-1993标准知[1],孔板流量计测量蒸汽质量流量时有式(3.1)。当过热蒸汽热量损失而脱离过热状态后,只可能出现两种情况。一种是进入临界饱和状态,另一种是进入过饱和状态。如果进入临界饱和状态,从理论上讲,流量计不会因此而增大误差,因为在式(3.1)中,根据蒸汽压力查出的р1与实际密度是相符的。如果进入过饱和状态,情况就复杂了。一般认为,蒸汽干度较高(X≥95%)时流体表现为均相流动。温压补偿可按通常方法进行;但出现一定误差。在式(3.1)中,р1是实际流体湿饱和蒸汽的密度,其值比临界饱和状态的大,而且干度越低密度越大。而人们根据压力查出的是临界饱和状态的密度,比实际密度小,所以质量流量计结果出现负误差。在湿度不进行测量的情况下,X是未知数,因此,测量结果偏低多少是个未知数。在蒸汽干度较低(X≤95%)时,管道中的流体出现分层流动,产生误差更大。
(2)湿饱和蒸汽变成过热蒸汽湿饱和蒸汽变成过热蒸汽,一般发生在湿饱和蒸汽突然较大幅度减压,流体出现绝热膨胀时。
相变过程湿饱和蒸汽中的蒸汽和水滴,处于汽液相平衡状态,在压力突然降低而低于平衡压力时,水滴部分蒸汽,同时从液相和气相中吸收汽化热,使汽液相温度降低。如果温度降低得不多或蒸发前湿度较高,就会使温度迅速降低到与新的压力所对应的饱和温度,建立新的平衡。这时蒸汽仍为湿饱和蒸汽。如果压力降低得很多或蒸发前湿度较低,则因水滴蒸发而使温度降低后仍高于新的压力所对应得饱和温度,则蒸汽变为过热状态[5]。
蒸发对流量测量的影响 a.上述蒸发发生后得到的两种结果,前一种对补偿无影响,仅仅是蒸汽中的干部分增加,干度相应增大。 b.如果蒸发发生后,蒸汽变为过热状态,而流量计又恰巧安装在减压之后的管道上。这时对流量计的影响分以下三种情况。设计时已经考虑到蒸汽变为过热状态,或处于何种状态难以确定,或有时是过热状态有时是饱和状态,所以采用温压补偿,则上述相变对测量结果无影响。设计时按饱和蒸汽考虑,而且采用压力补偿,则上述相变将带来较小的误差,即过热蒸汽温度同饱和温度之差所对应的密度差造成的补偿误差。设计时按饱和蒸汽考虑,但采用温度补偿,则将过热蒸汽温度当作饱和温度去查密度表。一般会引起较大的误差。
举例有一化工厂[5],锅炉房供饱和蒸汽,并根据各用户中蒸汽压力妖气值*高的一个决定锅炉供汽压力为1.0MPa,多数用户在蒸汽总管进装置时先经减压阀减压。先从图3.12所示的一个实例着手进行分析。0318.h5.gif 图3.12蒸汽减压和流量测量示意用作进入装置蒸汽计量的涡街流量计安装在减压(稳压——阀之后。原设计按饱和蒸汽考虑,采用温度补偿。经减压,蒸汽总管带入的水滴蒸发完后汽温仍高于饱和温度,呈过热状态,现场采集到的数据如图所示。这是流量二次表按照所测量到的温度t2=162.4℃查饱和蒸汽密度表,得р2=3.4528kg/m3,而按照t2和p2两个测量值查过热蒸汽密度表,得密度р2′=2.6897kg/m3,所以质量流量计算结果出现28.37%的误差,即δmt =0318.h6.gif在本例中,如果采用压力补偿,则根据p2=0.42MPa的信号查饱和蒸汽密度表,应得到р″2=2.7761kg/m3,则补偿误差为δmp= 0318.h7.gif ⑤ 解决办法 a.将总蒸汽流量计安装在减压阀之前。由于上述蒸汽未经减压时,确属饱和蒸汽,所以,将流量计安装在减压阀之前,按饱和蒸汽补偿方法处理,可保证测量**度。b. 如果流量计只能安装在减压阀后面,则可增装一台压力变送器,进行温压补偿。
 
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