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涡街流量计用于蒸汽计量的误差分析

发表时间:2019-12-06

 

涡街流量计用于蒸汽计量的误差分析
蒸汽是应用十分广泛的载热工质,是重要的二次能源。无论是贸易结算,还是内部考核:无论是能源平衡,还是工艺控制,都需要准确的蒸汽计量。涡街流量计由于量程比大,精度高,压损小,安装维护简单,被广泛用于蒸汽流量的计量。蒸汽流量计量的准确度不但与计量仪表的精度、正确安装有关,而且与蒸汽的品质变化、温压补偿有关。本文仅就涡街流量计用于蒸汽计量时蒸汽的品质变化、温压补偿对误差的影响作初步分析。
 
涡街流量计用于蒸汽计量的误差分析
一、蒸汽品质变化对涡街流量计计量误差的影响
水蒸汽可分为过热蒸汽、临界饱和蒸汽、湿饱和蒸汽,在一定条件下可以互相转化。蒸汽品质不同,密度也不同,在蒸汽质量流量测量中,因蒸汽品质变化引起的误差需引起大家的充分注意。
1、蒸汽经长距离管道输送后,热量损失是不可避免的,尤其是当保温差、管径大、流速低时,热量损失更大,致使蒸汽温度降低,使过热蒸汽或干饱和蒸汽出现冷凝,成为湿饱和蒸汽或冷凝水,沉在管道或分汽包底部。混蒸汽中饱和水的密度是饱和蒸汽密度的二、三百倍,例0.8MPa饱和蒸汽密度是4.655kg/m3,饱和水密度是891.8kg/m3,干蒸汽变成湿蒸汽后密度增加体积减小。涡街传感器属速度式流量计,涡街频率与流速成正比,流速×管道截面积×流体密度才是流体的质量流量。涡街传感器测量的是干蒸汽部分的体积流量,蒸汽密度表反映的也是干蒸汽的密度,所以流量计计量的只是干蒸汽部分的质量流量。蒸汽中含水越多,计量结果的负偏差越大。
2、过热蒸汽按饱和蒸汽补偿造成的误差
在工艺上有些地方,需要压力较低,当较高压力的蒸汽突然大幅减压后,由于绝热膨胀,虽然混饱和蒸汽中所含水滴蒸发使温度有所降低,但仍可能高于新的压力所对应的饱和温度,此时饱和蒸汽成为过热蒸汽。这时若仍按饱和蒸汽考虑采用温度补偿,将过热温度当作饱和温度去查密度表,就会引起很大的计量误差;若采用压力补偿,将引入该蒸汽压力下的过热温度与饱和温度差所对应的密度差而造成的补偿误差,这个误差相对较小。例0.8Mpa(绝压,以下同)的饱和蒸汽减压到0.4MPa,变成159℃的过热蒸汽,密度1.92kg/m3。此时若仍按饱和蒸汽只进行温度补偿,因159℃的饱和蒸汽对应密度是3.17kg/m则会出现65%的正偏差;若只进行压力补偿,因0.4MPa的饱和蒸汽对应密度是2.16kg/m刘会出现12.5%的正偏差。
 
涡街流量计用于蒸汽计量的误差分析
二、温压补偿不当对计量误差的影响
蒸汽计量目前主要是采用质量流量来计量,涡街流量计是速度式流量计,它反映的是体积流量,体积流量与蒸汽密度的乘积才是质量流量,而蒸汽的密度又是通过测量蒸汽的温度、压力经过数学模型计算或查密度表得到的。有测量就有误差,蒸汽温度压力测量的误差将直接影响蒸汽计量的准确度。
1、测温误差对流量测量结果的影响
a、对于过热蒸汽,蒸汽温度在较小的范個内变化时,其密度可近似看作同其jue对温度成反比,因此,温度测量误差同流量测量误差的关系,对于过热蒸汽来说影响不大,如常用的250℃,0.9MPa过热蒸汽,测温误差1℃,在做温度补偿时对应的流量测量误差约为0.2%R
b、对于饱和蒸汽,温度变化对应的饱和蒸汽密度変化大,因此温度测量误差,对流量测量误差的影响较大。如:测量170℃的饱和蒸汽,对应的密度为4.12kg/m3,如果测温误差为-1℃,则169℃饱和蒸汽,对应的密度为4.03kg/m3,引起的测量误差为-2.2%影响测温精度的因素很多,首先是测温元件:A级铂电阻,测温误差为±(0.15+0.002t1);B级铂电阻,测温误差为土(0.3+0.005t)。
t:为被测温度的jue对值
例:0.7MPa饱和蒸汽,用A级铂电阻测量,最大误差为士0.49℃,据此进行温度补偿,则流量补偿误差zui大为土1.17%R:若用B级铂电阻测,zui大误差为士1.15℃,据此进行温度补偿,则流量补偿误差zui大为士2.67%R,因此用于饱和蒸汽温度补偿时,zui好选用A级铂热电阻。有了好的测温元件还须正确安装,加强日常维护,才能减少测温误差,从而降低蒸汽流量计量误差。
2、蒸汽压力测量误差对流量测量结果的影响
根据统计计算对于0.3~1MPa以内的饱和蒸汽和350℃以内的过热蒸汽,压力值变化0.001MPa,密度相差约为0.1%,从而影响流量测量的误差为士0.1%R左右。压力变送器精度是以满量程的相对误差来表示的(即%FS),因此,压力测量精度不但与压变精度有关,而且与压变量程有关。例如测量压力为0.7MPa的饱和蒸汽,用0.5级,量程0~1.6MPa的压变,允许误差为士0.008MPa:若量程改为0~1.0MPa则允许误差为士0.005MPa。进行压力补偿时,前者流量补偿误差为士1.1%R;后者流量补偿误差为士0.68%R。通过上述分析,可以得知:
a.对于饱和蒸汽用压力补偿比用温度补偿的计量误差要小
b.用于温度补偿,尤其是饱和蒸汽温度补偿用A级铂热电阻较好。
c.用于压力补偿的压力变送器量程不宜太大。
d.对于微过热蒸汽,按饱和蒸汽进行补偿时应采用压力补偿。
例:0.8MPa微过热蒸汽,温度175.5℃,p=4.102kg/m3,这个温度对应的饱和蒸汽压力应是0.9MPa,p=4.66kg/m3,若此时按饱和蒸汽温度补偿方式,则蒸汽质量流量显示结果出现13.6%的正偏差;若此时按饱和蒸汽的压力补偿方式,0.7MPa饱和蒸汽p=4.162kg/m3,则显示结果出现1.46%正偏差。造成蒸汽涡街流量计量误差大的因素复杂多样,仅仅流量计本身性能好、精度高,并不一定能获得较高的测量精度,这是一个系统的问题。要提高蒸汽流量计量精度就须从整个系统认真考察,深入分析,找出一切可能产生误差的因素,对症下药采取措施,就一定能减少误差,提高蒸汽流量计量精度。

 


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