工控仪表擂台第七十五期-关于双涡街流量计测量蒸汽流量问题 点击:466 | 回复:8



浅醉闲眠-王者之师

    
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发表于:2012-06-03 17:09:14
楼主

此题来自擂台征集帖,原题目如下:用于测量工业蒸汽的仪表中,大多使用涡街流量计,为了贸易结算供汽单位和用汽单位在同一个管道上安装两台涡街流量计,在测量中两台涡街流量计出现了较大偏差,请分析一下原因,此涡街流量计带有压力和温度补偿,测量介质为过热蒸汽。欢迎大家参与讨论。

工控仪表擂台奖项设置:一等奖1名:20MP,二等奖3名:10MP,三等奖10名:30积分。
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iceboy851013

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发表于:2012-06-04 22:01:06
1楼
涡街流量计的测量原理饱和蒸汽流量测量在80年代人们普遍采用标准孔板流量计,但从流量仪表发展状况来看,孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广;人们对它的研究也最充分,试验数据最完善,但用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量,它仍存在一些不足之处:其一,压力损失较大;其二,导压管、三组间及连接接头容易泄漏;其三,量程范围小,一般为3比1,对流量波动较大易造成测量值偏低。而涡街流量计具有结构简单,涡街变送器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象。另外,涡街流量计的压力损失较小,量程范围宽,对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。因此,随着涡街流量计测量技术的成熟,涡街流量计的使用越来越受到人们的青睐。

  涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡,旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关,可用下式表示:

  f=Stv/d

  式中:f为旋涡的释放频率,Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,m/s;d为旋涡发生体特征宽度,m;St为斯特罗哈数,无量纲,它的数值范围为0.14-0.27。St是雷诺数的函数,St=f(l/Re)。

  当雷诺数Re在102~105范围内,St值约为0.2,因此,在测量中,要尽量满足流体的雷诺数在102~105,旋涡频率f=0.2v/d。

  由此可知,通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。

iceboy851013

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发表于:2012-06-04 22:01:26
2楼
总结引起这些问题的主要原因,主要涉及到以下方面:

  1、选型方面的问题。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动,使得选择大了―个规格,实际选型应选择尽可能小的口径,以提高测量精度,这方面的原因主要同问题①、③、⑥有关。比如,一条涡街管线设计上供几个设备使用,由于工艺部分设备有时候不使用,造成目前实际使用流量减小,实际使用造成原设计选型口径过大,相当于提高了可测的流量下限,工艺管道小流量时指示无法保证,流量大时还可以使用,因为如果要重新改造有时候难度太大.工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。

  2、安装方面的问题。主要是传感器前面的直管段长度不够,影响测量精度,这方面的原因主要同问题①有关。比如:传感器前面直管段明显不足,由于FIC203不用于计量,仅仅用于控制,故目前的精度可以使用相当于降级使用。

  3、参数整定方向的原因。由于参数错误,导致仪表指示有误.参数错误使得二次仪表满度频率计算错误,这方面的原因主要同问题①、③有关。满度频率相差不多的使得指示长期不准,实际满度频率大干计算的满度频率的使得指示大范围波动,无法读数,而资料上参数的不一致性又影响了参数的最终确定,最终通过重新标定结合相互比较确定了参数,解决了这一问题。

  4、二次仪表故障。这部分故障较多,包括:一次仪表电路板有断线之处,量程设定有个别位显示坏,K系数设定有个别位显示坏,使得无法确定量程设定以及K系数设定,这部分原因主要向问题①、②有关。通过修复相应的故障,问题得以解决。

  5、四路线路连接问题。部分回路表面上看线路连接很好,仔细检查,有的接头实际已松动造成回路中断,有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上,也使得回路中断,这部分原因主要同问题②有关。

  6、二次仪表与后续仪表的连接问题。由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修,使得二次仪表的mA输出回路中断,对于这类型的二次仪表来说,这部分原因主要同问题②有关。尤其是对于后续的记录仪,在记录仪长期损坏无法修复的情况下,一定要注意短接二次仪表的输出。

  7、由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于长期运行,再加上受到灰尘的影响,造成平轴电缆故障,通过清洗或者更换平轴电线,问题得以解决。

  8、对于问题⑦主要是由于二次仪表显示表头线圈固定螺丝松,造成表头下沉,指针与表壳摩擦大,动作不灵,通过调整表头并重新固定,问题相应解决。

  9、使用环境问题。尤其是安装在地井中的传感器部分,由于环境湿度大,造成线路板受潮,这部分原因主要同问题②、②有关。通过相应的技改措施,对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离处理,改用了分离型传感器,故善了工作环境,日前这部分仪表运行良好。

  10、由于现场调校不好,或者由于调校之后的实际情况的再变动。由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好.或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动,造成指示问题、这部分原因主要同问题④、⑤有关。使用示波器,加上结合工艺运行情况,重新调整。

  涡街流量计安装对直管段的要求:

  正确地选择安装点和正确安装流量计都是非常重要的环节,若安装环节失误轻者影响测量精度,重者会影响流量计的使用寿命,甚至会损坏流量计。

  涡街流量计安装对直管段的要求是非常重要的。它的详细要求如下:

  流量计对安装点上的上下游直管段一定的要求,否则会影响测量精度。

  若流量计安装点上的上游有渐缩管,流量计上游应有不小于15D(D为管道直径)的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

  若流量计安装点上的上游有渐扩管,流量计上游应有不小于18D(D为管道直径)的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段

  若流量计安装点上游有90°弯头或下行接头,流量计上游应有不小于20D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

  若流量计安装点上游在同一平面上有90°弯头,流量计上游应有不小于25D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

  流量调节阀或压力调节阀尽量安装在流量计下游5D以远处,若必须安装在流量计的上游,流量计上游应有不小于25D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

  流量计上游若有活塞式或柱塞式泵,活塞式或罗茨式风机、压缩机,流量计上游应有不小于25D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。

  特别注意:涡街流量计安装点的上游较近处若装有阀门,不断地开关阀门,对流量计的 使用寿命影响极大,非常容易对流量计造成永久性损坏。流量计尽量避免在架空的非常长的管道上安装,这样时间一长后,由于流量计的下垂非常容易造成流量计于法兰的密封泄露,若不得已安装时,必须在流量计的上下游2D处分别设置管道紧固装置。

KSNYY

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发表于:2012-06-07 15:16:48
3楼

、首先考察给定的流量范围,看它是否合理。

二、涡街流量计的安装:

1、选择管道没有振动的地方安装。涡街流量计等对机械振动比较敏感,计量结果易受干扰,应对流量计前后管道作可靠的支撑设计。

2、要留够传感器前后直管道,对于涡街流量计前后安装直管段要求分别约为20D5D。如果上下游直管段不足,则会导致流体未充分发展,存在旋涡和流速分布剖面畸变。流速剖面畸变通常由管道局部阻碍(如阀门)或弯管所造成,而旋涡普遍是由两个或两个以上空间(立体)弯管所引起的。

3、安装过程中要注意涡街的中线应该和管线的中线一致,并且在安装过程中若是法兰连接应该单独焊接法兰,冷却后再安装涡街,不能带着涡街焊接法兰,同时安装法兰垫子时要注意不要凸出管内径。

三、使用过程中要注意的:

1)压力测量影响因素

在蒸汽压力的测量中,由于引压管内冷凝水的重力作用会使压力变送器测量到的压力同蒸汽压力之间出现一定的差值。测压误差如果不予以校正,则会影响蒸汽密度的计算,引起流量计量的误差。一般对于上述现象,可在二次表(流量计算机内)进行零点迁移,既简单又准确

2)温度测量影响因素

从流量计现场使用的情况来看,温度测量误差除了测温元件的固有误差之外,还同安装的不规范有关。例如,测温铂热电阻的插入深度不够,安装铂热电阻的管道上无保温层等,都将导致测温偏低。

3)蒸汽干度的影响(饱和蒸汽)

目前,用于测量蒸汽流量的流量计大部分为体积流量计,首先测得体积流量,然后通过蒸汽的密度计算质量流量,也就是假定蒸汽为完全干燥。但是,蒸汽并非完全干燥,如果不考虑蒸汽干度的影响,得出的数据会低于实际的流量。
        电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流因此流量计的二次仪表应该具有设置饱和蒸汽干度的功能。但在实际工况确定蒸汽的干度也很困难。如果能够改进蒸汽流量计入口处的蒸汽品质,则能改进蒸汽流量计的测量精度。因此,我们建议在流量计的上游安装汽水分离装置,以提高测量准确性。

 

jiaoanpeng——王者之师

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发表于:2012-06-08 10:17:35
4楼

蒸汽计量的确是一个比较难办的介质,大多数时候都是选用涡街流量计作为计量的手段,但在使用中几乎做不到同一根管线上的数值相等,特别在贸易结算中大多数是按照一台作为计量依据,另一台作为参考数据。为了减少两表的误差带来的贸易纠纷,基本上都是在用户方测的仪表作为计量依据,同时照顾供货方的损失会把蒸汽的价格稍微提高一点来作为补偿。使用中的两台涡街流量计应该做到是同一型号、管径、厂家、参数相同,温压补偿的仪表也要做到型号、厂家、参数设定一样。因为是过热蒸汽,最好使用分体式涡街流量计,流量计的二次表要安装在现场干扰小的保温箱内。

正常使用中由于蒸汽用量基本上是平稳的,因此平常两表不会出现较大幅度的波动,如果有一台出现波动则要查找原因,消除干扰,涡街流量计是频率的信号类型,因此在传输和测量中要消除振动和电磁干扰对其的影响。由于蒸汽在传输中都会出现凝析水的现象,因此在沿路中要设置排水阀并始终处于排水状态,特别是龙门架的底部位置要保证管道内的凝析水排除,涡街流量计安装地点不应设置在最低部。

对外贸易计量的涡街流量计要每年校准一次,校准时要一次表、二次表、积算仪器、温度传感器、压力变送器都应进行校准并出具合格证书。

yanwen0227

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发表于:2012-07-29 04:27:12
5楼
这个还是真的不知道哦,学习一下!

jsjh123

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发表于:2012-08-01 14:38:54
6楼
虽然说这一个月都在弄这行。但是对这些的确不太懂,看看,感觉不错

朱明春

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发表于:2012-08-08 08:31:05
7楼

从提的问题中反映出来的是:

1.测量的介质为过热蒸汽

2.在管道上安装了两台温压补偿型涡街计量,但两台计量偏差很大.

如果只有这样的条件分析的话,那根据涡街的计算公式模型分析:

1.压变是否工作正常,两压变间准确度偏差是否在范围内.如有问题维修或更换确保正常.

2.温度传感器是否正常工作,准确度是否在范围内.

3.涡街传感器工作是否正常,在正常工作状态下,用示波器测输出波型是否正常.(此项排查很关健,主要分析是涡街传感器本身是否有问题,还是流体出现问题)

4.积算仪是否正常,参数设置是否正确.

5.分析安装位置怎样;流体状态怎样;流体是温度到底是多少,实际工作流量是否在流量计正常工作流量范围内是否是流量小于流量计流量下限或高于其上限工作(此现象在实际应用中是否经常出现);是否会超过涡街流量计所能承受的范围度.比如应力式涡街根据探头的封装.一种是到250度(实际一般在185度左右以下工作更合理)一种到300多度的(一般在280度以下工作更合理)

6.当然也要分析是否有干扰源因素引起,比如变频因素,射频因素,工频因素,现场环境温度太高使相应的电路板工作不正常.等等.

在排查时注意顺序方法.

浅醉闲眠-王者之师

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发表于:2012-10-03 07:52:26
8楼
谢谢大家的参与!
本期评奖结果:

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二等奖2名:10MP获得者

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