目前市场上蒸汽流量计存在的几个主要问题
由于蒸汽系统温度较高,饱和蒸汽又易变为汽、液两相流,相比之下测量难度大,甚至无法测量。因此对蒸汽测量系统的要求就高一些,有些流量计满足不了它的要求。
实际使用中蒸汽流量计的用户和生产单位往往会产生纠纷。现就目前市场上蒸汽流量计存在的几个主要问题做如下分析:
一、蒸汽计量器具的性能有待提高,选型范围有待扩宽
目前,蒸汽计量采用孔板差压式流量计较多,特别是七十年代建的老装置中,可以说绝大多数为此类仪表。该类计量器具存有一定的弱点:
- 孔板的量程比小,一般为3:1,若运行在30%流量刻度以下时,其精度下降较大;
- 运行工况条件离开原设计条件,测量误差会增大;
- 孔板检侧系统中部件多,引压管系统易堵、易漏、易冻、易汽化等特点,造成仪表一次安装工程量大,费用高;维修工作量亦大;
- 孔板为节流型压损大,长期运行耗能大,费用高;
- 长期运行中孔板几何尺寸变化,锐角变钝。锐角要求r=0.0004d,而有关专家试验后公布,运行的头二或三年中每年磨损半径厂增加0.04mm,而五、六年之后才趋向稳定。由于锐角变钝,孔板流量系数会变小,甚至有的孔板在开停车过程中,由于蒸汽管道中易存冷凝水,开停蒸汽管道过程中产生水垂,致使孔板变形,甚至变成喇叭口。
所有这些都说明,孔板差压式蒸汽流量计很难保证其原设计测量精度。虽然目前已出现孔板、变送器一体化产品,二次仪表也已微机化、智能化,使孔板量程比可提高到l0:1。但是孔板本身锐角会变钝造成流出系数变化,使测量误差增大尚不能克服改善。尽管已有钝化的孔板产品出现,但其相应的钝化标准及其检测器具配套尚待完善,再者它属于非标准孔板,应经过逐台检定,才可用于计量。标准孔板运行、磨损几年后,应检定测出新的流出系数,才可保证其侧量准确度。但是目前无有这方面的要求和标准。
随着机加工技术的提高相进步,采用标准喷嘴节流装置的越来越多,如某化工厂60万吨乙烯改造中,在DN200mm以上管道的气体和蒸汽测量出现六套标准喷嘴(20万吨乙烯中一套也没有)。它最大的优点是比标准孔板压力损失小。缺点是加工制造难度大,检验技术高难度大,也存在运行多长时间后检定的问题。
随着仪表制造技术的提高,耐高温的涡街流量计、阿牛巴(均速管之类)流量计等在蒸汽系统测量中应用越来越多,但是它们也各有各的弱点,像涡街流量计它耐高温只能达到300℃多度,对350℃以上的蒸汽系统使用涡街流量计尚缺乏经验,何况它侧量要求的雷诺数比孔板差压式流量计高出一倍,其更大的弱点是抗振性能差。阿牛巴、弯管等之类的流量计所产生的差压信号值较低,给差压信号检测带来一定难度。这些流量计都属于强检计量器具,应全部走周期检定,目前尚有难度。总之适用蒸汽计量的检测仪表的性能还应大力提高相改进,适用蒸汽计量的计量器具的选择余地还应再扩宽。
二、蒸汽流量计的检定
蒸汽流量计的检定工作目前在国内尚不完备,这是制约蒸汽计量工作的一个重要环节。以蒸汽为工作介质的"蒸汽流量计量检定装置"在烟台、广州、兰州等地都出现过,由于这种装置浪费能源、难以操作、检定精度低、费用高,无发展前途,坚持下来的没有。正因蒸汽流量计无处检定,应走周检的涡街、阿牛巴、分流旋翼式等流量计,也难以实现。这里提到蒸汽计量检定装置有它的不足之处,将陆续退出历史舞台,代之兴起的是用压缩空气代替蒸汽进行蒸汽流量计的检定,这是方向。但是它还有待研究完善。目前看,这方面的资料、数据还太少,更无有什么标谁可依。无论是从理论上还是实践数据上,还应作大量的实践工作,以达到标准化。
目前蒸汽流量计检定是阻碍蒸汽准确计量的主要障碍。目前距用空气代替蒸汽进行蒸汽流量计检定,还有一段距离。国内,现实中也听说有用空气作介质检定蒸汽流量计的,如其分流旋翼式蒸汽流量计制造厂,称其产品是请某检定站逐台检定,精度准确可靠,问其流量计安装到不同压力和不同温度蒸汽管道上应用,误差是多少?回答是在空气装置上优于4%,测量蒸汽也在这个误差范围之内。后来我了解到这家检定站是用微压-几十毫米水柱压力的空气做介质给检定的。试想分流旋翼式蒸汽流量计一路走高温高压汽,一路(小孔)走冷凝水,而用微压空气检定的误差就是走蒸汽的误差是说不通的。
为了搞好蒸汽的计量,建议国家有关部门投资搞好此项研究开发和建标工作。具体作法是国家有关部门投资、立项,与有条件的企业结合(不能再搞浪费型蒸汽标准装置),选用数种类型、数种规格的蒸汽流量计,利用蒸汽和空气两种介质进行检定对比。在掌握有一定数量(当然越多越好)的实践数据基础上,统计、归纳出某种公式或某系数及其误差范围后,召开具有一定级别的鉴定会进行鉴定,成熟的话就可推广应用直至建立节能型的以空气代替蒸汽检定蒸汽流量计的标准装置。
欲想提高蒸汽的计量准确度,达到节能降耗的目的,尽快实现以空气代替蒸汽进行蒸汽流量计的检定,应是首当其冲的工作。