蒸汽是比较特殊的介质,随着工况(如温度、压力)的变化,过热蒸汽经常会转变成为饱和蒸汽,形成汽液两相流介质。对于相流的经常变化的蒸汽,至今为止,工业用流量仪表种类多达60余种,之所以这样,因为史上还没有一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都使用的流量仪表,流量仪表都有它特定的适用性,也有其局限性。如果流量仪表选择不当,流量肯定测量不准。
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蒸汽可分为饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸气又可分为干饱和蒸气和湿饱和蒸气。在流量测量过程中,蒸气的性质有时会产生变易。也就是说,它们之间可能会相互转换。这对蒸气流量的准确计量带来一定的困难。
1、蒸气的密度
准确确定蒸气的在线密度是确保蒸气流量测量精度的最重要的条件之一。
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A. 饱和蒸气的密度水经过加热蒸发变成蒸汽,这就是饱和蒸汽。饱和蒸汽的温度与压力之间有着严格的一一对应关系。饱和蒸汽的密度可以是其温度或者是其压力的单一函数。根据饱和蒸汽的温度值或者是压力值的大小,将其代入饱和蒸汽密度计算公式就可以计算出准确的饱和蒸气的密度值。
B. 过热蒸气的密度
过热蒸汽是将饱和蒸汽进行再加热后获得的一种具有特殊品质的蒸气。它打破了饱和蒸汽所固有的温度与压力严格一一对应的关系。也就是说,在固定的蒸汽压力条件下,凡是温度超过对应压力条件下饱和温度的蒸汽都被称为过热蒸汽。由于过热蒸汽具有过热度,因此在输送和流量测量过程中一般不容易发生性质变异(不容易产生冷凝水析出),在流量测量过程中可以将过热蒸汽作为单一介质看待。
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过热蒸汽的密度是其温度和压力的综合函数,密度值可以根据过热蒸汽的温度值和压力值通过过热蒸汽密度计算公式准确计算获得。天辰蒸汽流量计采用在线温度、压力密度补偿的方法可以获得准确的过热蒸汽密度,可以保证在过热蒸汽流量测量过程中不会因为密度的问题带来额外的测量误差,保证测量的精度。
2、蒸气的流速对流量测量的影响
管道中蒸汽的实际流速一般都比较大。在正常条件下,蒸气在管道中的经济流速在40~70m/s之间。有时蒸气的流速高达100m/s以上也不鲜见。高速的蒸汽对于流量测量元件的影响主要表现为:磨损和冲击。
天辰蒸汽流量计传感器实际上是一个90度标准弯头,无任何附加节流件或插入件(见图一),流道通畅,不容易产生磨损,对于微量磨损不敏感,因此,对于管道中可能存在的冲击影响不大。
弯管流量计的以上特点与孔板流量计有较大的区别。孔板对磨损特别敏感(入口锐角);孔板由于是节流件,对于管道中可能产生的水锤冲击影响巨大。很多实际使用的蒸气孔板,往往都会或多或少地产生变形(成为碗形)就是由于管道中水锤冲击造成的。所有这些都会直接影响孔板流量计的测量精度。
在采用弯管流量计测量蒸气流量的系统中,由于蒸气的流速相当高,使弯管传感器能够产生足够大的差压信号值。这对于差压变送器的选择十分有利,对于提高弯管流量计的测量精度十分有利。
3、高温、高压的蒸汽对流量测量的影响
高温、高压的蒸气在流量测量过程中对于测量装置的要求是非常高的。主要表现在:传感器材质的选择;安装的可靠性和安全性;防止发生跑冒滴漏;防止高温蒸气对于测量元件的影响和损坏等等。
弯管传感器具有各种材质的品种可供选择。在高温、高压的蒸气管道上安装使用的弯管传感器完全可以选用与工艺管道相同材质的弯管(传感器)。这样的选择就很好地解决了传感器的材质问题。
弯管传感器具有良好的耐磨性能,可以长周期、高精度、高稳定地工作。因此,弯管传感器可以采用直接焊接的方式进行安装(见图二)。具体的方法就是将弯管传感器直接和工艺管道焊接在一起。这样的安装方法完全可以解决蒸气流量测量过程中可能出现的跑冒滴漏的问题。 |