簡(jiǎn)要描述:孔板流量計(jì)測(cè)量蒸汽廣泛應(yīng)用于化工、食品、煤炭、建筑、交通、輕 紡、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、提 高管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要工具。
孔板流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于化工、食品、煤炭、建筑、交通、輕 紡、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、提 高管理水平和經(jīng)濟(jì)效益的重要工具。孔板流量計(jì)測(cè)量蒸汽
蒸汽的流量測(cè)量方法按工作原理劃分,可分為直接式質(zhì)量流量計(jì)和間接式質(zhì)量流量計(jì),在工業(yè)企業(yè)中蒸汽的測(cè)量多采用間接式,其中節(jié)流式差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)是主流。這兩種流量計(jì)在測(cè)量中各有優(yōu)缺點(diǎn),如差壓流量計(jì)以孔板流量計(jì)為例,其范圍度廣,穩(wěn)定性好;而渦街流量計(jì)的*性是孔板式流量計(jì)所不具備的,尤其是在蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值時(shí),其測(cè)量誤差遠(yuǎn)小于孔板式流量計(jì)的測(cè)量。
1.孔板式流量計(jì)
孔板流量計(jì)是差壓式流量計(jì)的一種,流體流經(jīng)一個(gè)收縮截面,測(cè)量通過(guò)此截面的差壓。根據(jù)丹尼爾·伯努利在1738年的研究工作,流體經(jīng)過(guò)孔板的速度和其壓力損失的平方根成比例關(guān)系。
1.1孔板流量計(jì)的測(cè)量原理
充滿管道的流體,當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時(shí),流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降,即壓差,介質(zhì)流動(dòng)的流量越大,在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大,所以孔板流量計(jì)可以通過(guò)測(cè)量壓差來(lái)衡量流體流量的大小。這種測(cè)量方法是以能量守衡定律和流動(dòng)連續(xù)性定律為基準(zhǔn)的。
1.2孔板流量計(jì)的安裝條件
圖1 孔板流量計(jì)測(cè)量原理
所謂孔板流量計(jì),就是在管道內(nèi)部加裝一個(gè)中間開(kāi)孔的圓 板,然后測(cè)量蒸汽在孔板前后的壓力差,經(jīng)過(guò)計(jì)算換算出蒸汽的 流量。
因?yàn)檎羝牧魉僭诠?jié)流件處(孔板)形成局部收縮,靜壓力 降低,流速增加,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。
根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律),流量的大小與差壓的大小存在一定的比例關(guān)系: M2∝ΔP。式中,M 為流量;ΔP 為差壓。
通過(guò)引壓管將差壓信號(hào)引入差壓變送器,差壓變送器將差 壓信號(hào)送入流量積算儀,積算儀將差壓信號(hào)換算成流量信號(hào)。同 時(shí)通過(guò)溫度和壓力傳感器測(cè)出蒸汽的溫度和壓力,積算儀根據(jù) 當(dāng)時(shí)的溫度和壓力計(jì)算出補(bǔ)償后的流量。
制造一個(gè)孔板流量計(jì)需要以下參數(shù):管道的口徑(管徑×壁 厚);孔板流量計(jì)測(cè)量的介質(zhì);被測(cè)介質(zhì)的工作溫度;被測(cè)介質(zhì)的 工作壓力(大壓力、小壓力、正常壓力);被測(cè)介質(zhì)的工作流 量(大流量、小流量、正常流量);被測(cè)介質(zhì)的黏度。
(1)標(biāo)準(zhǔn)孔板的中心線應(yīng)當(dāng)與管道中心線同軸。
(2)孔板流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)配有一段測(cè)量管,至少保持*DN、后5DN的等徑直管段,以提高測(cè)量精度。
(3)引壓管路的內(nèi)徑與管路長(zhǎng)度和介質(zhì)臟污程度有關(guān),通常在16米以內(nèi)用內(nèi)徑為8-12mm的管子。
(4)引壓管路應(yīng)有牢固的支架托承,兩根取壓管路應(yīng)盡可能互相靠近并遠(yuǎn)離熱源或震動(dòng)源,測(cè)量水蒸汽流量時(shí),應(yīng)用保溫材料一同包扎,必須時(shí)(如氣溫0℃以下)加伴熱管防止結(jié)冰。在測(cè)量臟污流量時(shí), 應(yīng)附設(shè)隔離器或沉降器。
(5)引壓管路內(nèi)必須始終保持單相流體狀態(tài)。被測(cè)流體是液體時(shí),引壓管路內(nèi)全部是液相,不能有氣泡。為此應(yīng)在引壓管路的低點(diǎn)裝排水閥或在點(diǎn)裝排氣閥,在新裝或檢修差壓變送器時(shí)時(shí)應(yīng)特別注意。
1.3孔板流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn):
(1)應(yīng)用多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長(zhǎng);
(2)檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。 孔板流量計(jì)的缺點(diǎn):
a 測(cè)量精度偏低;
b 量程比小,一般僅為1:3~1:5; c 現(xiàn)場(chǎng)安裝要求高;
d 壓損大。
孔板流量計(jì)優(yōu)點(diǎn):適用于較大口徑管道的計(jì)量(目 前口徑大于 DN 1000 mm 的流量計(jì)一般只能選用孔板)。經(jīng)久耐用;
孔板流量計(jì)缺點(diǎn) :對(duì)節(jié)流裝置、引壓管、冷凝罐安裝要求很高,安裝較為復(fù)雜??装辶髁坑?jì)整體校驗(yàn)比較困難, 目前只能對(duì)差壓傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器單獨(dú)進(jìn)行校驗(yàn),整體的精度難于確保。
3.1 孔板安裝不正確
孔板的尖銳一側(cè)應(yīng)該迎著流體流向?yàn)槿肟诙?,呈喇叭口? 的一側(cè)為出口端。如果裝反,顯示將會(huì)偏小許多。
解決辦法:檢查孔板安裝方向,正確安裝孔板。
3.2 孔板入口邊緣磨損
如果孔板使用時(shí)間較長(zhǎng),特別是在被測(cè)介質(zhì)夾雜固體顆粒 等雜物情況下,都會(huì)造成孔板的幾何形狀和尺寸的變化,如果造 成開(kāi)孔變大或開(kāi)孔邊緣變鈍,測(cè)量壓差就會(huì)變小,流量顯示就會(huì) 偏低。
解決辦法:對(duì)孔板進(jìn)行重新加工,使開(kāi)口達(dá)到要求;嚴(yán)重時(shí) 進(jìn)行更換。
3.3 變送器零點(diǎn)漂移
如果使用時(shí)間較長(zhǎng),變送器的零點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生漂移,如果是 負(fù)漂移,顯示的差壓將會(huì)減小,顯示的流量也會(huì)減小。
解決辦法:對(duì)變送器的零點(diǎn)進(jìn)行校正。
3.4 上下游直管段長(zhǎng)度不夠
上下游直管段長(zhǎng)度如果不夠,氣體將得不到充分發(fā)展,會(huì)使 計(jì)量結(jié)果造成較大誤差,如果上游在規(guī)定直管段內(nèi)存在多個(gè)彎 頭,將使計(jì)量結(jié)果偏低。
解決辦法:改造蒸汽管道,使上下游直管段長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定要 求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。
3.5 差壓變送器的三閥組漏氣
如果三閥組中的高壓閥或平衡閥漏氣,將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量差壓 減小,測(cè)量結(jié)果就會(huì)偏低。
解決辦法:如果三閥組中的高壓閥門漏氣,將該閥門進(jìn)行緊 固,必要時(shí)進(jìn)行更換。如果三閥組中的平衡閥內(nèi)漏,將該閥門進(jìn) 行緊固,必要時(shí)進(jìn)行更換。
3.6 隔離液液位高度不等
引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介 質(zhì)與差壓變送器隔開(kāi),保護(hù)差壓變送器。如果低壓側(cè)液位高度低 于高壓側(cè)液位高度,將導(dǎo)致測(cè)量差壓減小,測(cè)量流量就會(huì)減小。
解決辦法:檢查高低側(cè)冷凝罐的高度是否一致,如果不一 致,進(jìn)行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道,如果低于 管道,將冷凝罐的高度抬高。
4.1 流通截面積的變化
在現(xiàn)場(chǎng)使用中,孔板表面可能會(huì)黏結(jié)上一層污垢或雜質(zhì),導(dǎo) 致流通截面積變小,測(cè)量差壓就會(huì)增大,從而測(cè)量流量增大。
解決辦法:檢查孔板周圍是否干凈,對(duì)其進(jìn)行清洗。
4.2 變送器零點(diǎn)漂移
如果使用時(shí)間較長(zhǎng),變送器的零點(diǎn)可能會(huì)發(fā)生漂移,如果是 正漂移,顯示的差壓將會(huì)增大,顯示的流量也會(huì)增大。
解決辦法:對(duì)變送器的零點(diǎn)進(jìn)行校正。
4.3 上下游直管段長(zhǎng)度不夠
上下游直管段長(zhǎng)度如果不夠,氣體將得不到充分發(fā)展,會(huì)使 計(jì)量結(jié)果造成較大誤差,如果上游在規(guī)定直管段內(nèi)存在單個(gè)彎 頭或平面雙彎頭,將使計(jì)量結(jié)果偏高。
解決辦法:改造蒸汽管道,使上下游直管段長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定要 求。在節(jié)流裝置之前加裝整流器。
4.4 孔板厚度不符合規(guī)定
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定孔板厚度應(yīng)介于孔板開(kāi)孔厚度e 與 0.05D 之間。如果超出這個(gè)范圍,將使氣體流過(guò)孔板的阻力損失增大,使計(jì)量值比實(shí)際值偏高。
解決辦法:檢查孔板厚度,如果超出這個(gè)范圍,進(jìn)行更換。
4.5 差壓變送器的三閥組漏氣
如果三閥組中的低壓閥漏氣,將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量差壓增大,測(cè)量 結(jié)果就會(huì)增大。
解決辦法:如果三閥組中的低壓閥門漏氣,將該閥門進(jìn)行緊 固,必要時(shí)進(jìn)行更換。
4.6 隔離液液位高度不等
引壓管中從冷凝罐到差壓變送器中的液位是為了將高溫介 質(zhì)與差壓變送器隔開(kāi),保護(hù)差壓變送器。如果低壓側(cè)液位高度高
于高壓側(cè)液位高度,將導(dǎo)致測(cè)量差壓增大,測(cè)量流量就會(huì)增大。解決辦法:檢查高低側(cè)冷凝罐的高度是否一致,如果不一
致,進(jìn)行校正。檢查冷凝罐的高度是否高于蒸汽管道,如果低于 管道,將冷凝罐的高度抬高。
孔板流量計(jì)的測(cè)量誤差主要是由以下 3 方面的原因引起的:安裝不規(guī)范、維護(hù)不及時(shí)或誤操作、工藝系統(tǒng)或工 況改變。在孔板流量計(jì)的使用過(guò)程中,如果發(fā)生誤差,可以從這 3 方面進(jìn)行分析,然后尋找解決的辦法。
(1) 針對(duì)安裝不規(guī)范的問(wèn)題,在安裝孔板流量計(jì)前,一定要把蒸汽的情況(設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力等)、管道的情況、引壓元 件的情況、傳感器的情況了解清楚,根據(jù)孔板流量計(jì)安裝規(guī)范, 制定準(zhǔn)確的安裝方案。在安裝孔板流量計(jì)時(shí),要嚴(yán)格按照安裝方 案進(jìn)行施工。在安裝孔板流量計(jì)后,要經(jīng)常對(duì)各個(gè)安裝部件進(jìn)行 檢查,確保測(cè)量的精度。
(2) 針對(duì)維護(hù)不及時(shí)或誤操作的問(wèn)題,對(duì)孔板流量計(jì)的部件,尤其是取源部件,要經(jīng)常進(jìn)行位置精度檢查,保證差壓傳感器所顯示的差壓是孔板測(cè)得的真實(shí)差壓。在平時(shí)對(duì)流量計(jì)進(jìn)行操作時(shí), 要嚴(yán)格按照操作規(guī)程來(lái)做,避免誤操作,給表計(jì)帶來(lái)?yè)p壞。
(3) 針對(duì)工藝系統(tǒng)或工況改變的情況,在使用過(guò)程中,要及時(shí)對(duì)二次儀表的參數(shù)進(jìn)行修改,避免因換算錯(cuò)誤給測(cè)量帶來(lái)誤差。