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流量计量仪表在热网工程中的选型
发布时间:2019-11-18

  在当前我国大力推行"绿色低碳、节能环保"的背景下,关闭小锅炉集中供热成为发展趋势,那么作为贸易结算的蒸汽流量计量仪表具有日益重要的位置。随着流量检测仪表的应用及迅速发展,本文针对测量精度、成本、安装等条件对热网工程中流量计选型提出解决对策。
引言:作为贸易结算的重要参数,流量计量的精度关系到供用双方的经济利益。各类流量计量仪表都有各自的优缺点,适用的范围,在选型过程中要扬长避短,选择最合适的流量计。首先作为贸易结算的流量计量仪表,应满足符合国家经委关于印发“企业能源计量器具配备和管理通则(试行)”的通知,用于包括过热蒸汽和饱和蒸汽的蒸汽计量,精度应高于+-2.5%。其次,根据供热蒸汽介质温度一般为200~250度,低压蒸汽的特点,剔除显然不合适的方法和仪表,本文对热网工程中应用最广泛的涡街流量计,节流式差压流量计(孔板,喷嘴,均速管),新型节流流量计进行下一步深入分析比较。分析按五个方面进行,即仪表性能方面,流体特性方面,安装条件方面,环境条件和经济因素方面。
1.涡街流量仪表
  涡街流量计的工作原理是当流体通过旋涡发生体时,将在其后两侧产生交替旋涡,旋涡的频率f与流经旋涡发生体的流速V成正比,测得频率f,可以得到流体流量。蒸汽在旋涡发生体上会在较宽的雷诺数范围内产生稳定、可靠的旋涡,信噪比高,易于检测。

涡街流量计在蒸汽计量中的优点在于:
(1)无可动部件,可靠性好。
(2)结构简单,牢固与变送器一体化生成,安装、维修简便。
(3)较宽的1:10量程比,精度可达到+-1~2%,压力损失小。
(4)价位适用,性价比高。
涡街流量计在蒸汽计量中的缺点在于:
(1)旋涡发生频率受流速分布及旋涡的影响,因此上游有20D以上的直管段。如果缩径,则可以改善流场,利于涡街信号稳定,减少直管段安装要求。
(2)传感器的接线位置要远离电噪声,如大功率变压器、电动机和电源等。安装时要考虑电磁干扰。
(3)厂家一般生产涡街流量计口径<=DN250。
(4)大口径的插入式涡街的探头容易产生振动,信号不稳定,不建议使用。
(5)当蒸汽温度高于300度的时候,传感器与转换器宜采用分离安装方式,以免长期高温影响仪表可靠性和使用寿命。总体来说,涡街流量计作为热网工程中蒸汽计量的仪表是合适的,在目前工程项目中应用广泛,市场应用有较大的潜力。
2.节流式差压流量计
  节流式差压流量计由三部分组成:节流装置,差压变送器和流量显示仪表。节流式差压流量计工作原理是充满管道的流体,流束在节流件处局部收缩。这时候流速变大,压力降低,在节流件前后形成压差,压差开方与流速成正比,通过测量压差来得到流量。
孔板流量计安装示意图
  按照节流件的结构形式可以分为标准孔板,喷嘴,文丘里管,均速管。节流式差压流量计在供热工程中应用的优点:
(1)结构简单,牢固,性能稳定可靠,使用期限长,价格低廉。
(2)测量精度可达到精度可达到+-1~2%。
(3)可以应用与高温,高压场合。
(4)有大口径产品。
  节流式差压流量计在节流使流体失去了理想状态,在供热工程中应用的缺点如下:
(1)较窄的1:3量程比,只适用于热网用户蒸汽用量比较稳定的场合。
(2)安装需要较长的前后直管段,以保证节流件进口端是稳定的管流,一般很难满足。
(3)孔板、喷嘴压力损失大。
(4)影响测量精度的因素太多,从设计、制造到安装要求严格,任何一个环节不符合标准文件的要求,都会带来较大的测量误差。节流式流量仪表最大的缺点是要求较长的直管段,才能获得较高的精度,在实际应用中具有较大的局限性。
3.平衡式流量仪表
  平衡流量计是一种新型节流流量仪表,工作原理与差压式流量计一样,它是一个多孔的圆盘节流整流器,安装在管道截面上,流量与差压的平方根成正比。平衡流量计具有结构简单、可靠,加工简单易行,使用中对前后直管段要求不高,有保持较高精度的优点。
平衡流量计是对称多孔的结构特点,当流体穿过函数孔时,流体被平衡整流,涡流最小化,形成近似理想流体,降低了振动和信号噪声。它与传统节流装置相比:
(1)测量精度提高5~10倍,1:10量程时,精度可达+-1.0%。
(2)流动噪声降低到1/15、永久压力损失约为1/3,压力损失小。
(3)由于流场稳定,直管段要求低,一般为前3D,后1D,但是厂家宣称的最小直管段可以缩短到0.5D,缺乏应有的测试数据予以验证。
(4)可以直接替换孔板,适合全厂能源计量改造中将孔板流量计改为平衡式流量计

  平衡流量计没有活动的部件,安装和使用非常简单方便,可省去大量直管段,大大减少流体运行的能量消耗。? 用于测量密闭管道中单相流体(液体、气体或蒸汽)的流量计量。
  平衡流量计继承了传统节流装置的全部优点,回避了量成比小,直管段要求高这些大部分缺点,大大的提高了测量性能。推广应用近些年来,平衡式流量计发展很快,加上厂家的炒作,大有取代标准节流仪表之势,但是价格昂贵,经济方面表现较差。
4.温度、压力补偿
  热网工程中输送介质蒸汽的密度随着温度、压力变化而变化,从而导致流量发生变化,需要测量管网上温度、压力对流量进行补偿或修正。饱和蒸汽的温度与压力之间有着严格的一一对应关系,可选择温度补偿或压力补偿修正流量。温度压力补偿蒸汽流量时,一种是通过分别安装温度、压力仪表和智能积算仪与流量计组合实现流量在线温压补偿,第二种是通过温压补偿型流量计来实现。
5.宽量程蒸汽计量
  在热网工程中,经常会遇到用户流量范围变化大的场合,比如1:15,就目前的技术来说,以上所述流量计类型都有一定的局限性,这时候可以设置旁路小流量计量流量计,配合主回路流量计计量,以达到保证准确度扩大计量宽量程比的目的。
6.结语
  热网工程中流量计的选型首先要根据蒸汽压力、温度、管道口径、用户流量等因素初步选择可用仪表类型;然后根据用户需求逐步淘汰,再对安装、环境、经济等因素进行仔细评比,最后选择一种最合适的流量仪表。但由于被测蒸汽参数的复杂性、要求的多样性和使用条件的特殊性,直到现在流量计量仍未能达得到满意的效果。因此,开发新型的流量计或改进现有的产品仍势在必行。

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