浅析蒸汽计量影响因素及解决方法

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Discussion on Influencing Factors and Solving Method of Steam M easurementQiuyan(Equipment Department of Meishan Iron&Steel Co.，Nanjing 2 1 0039)Key words：steam measurement；accuracy；density compensation；range ratio蒸汽作为钢铁企业的重要动力能源之-，计量的准确性及有效性直接影响到能源的利用水平，对钢铁企业内部提高能源利用率，降低消耗、差损有着重要的意义。但是，蒸汽的计量不同于其他流体(如水、空气等)，在实际测量中影响其准确计量的因素较多，经常会出现流量计本身检定合格，而实际却感觉计量不准”的现象。本文针对影响蒸汽准确计量的因素进行简单分析，并提出了相应解决方法。

1 影响蒸汽准确计量的因素能否准确计量蒸汽流量除了流量计本身的计量性能外，还受到很多因素的影响。

1.1 蒸汽流量的变化为了确保得到的流量信息能够准确表示在整个工况或者需求范围内的蒸汽流量，流量计必须能够测量从极端的低负荷至最大负荷的整个范围，即流量计应具有足够大的量程比。但涉及量程比时必须小心，因为量程比是基于实际流速，蒸汽系统-般最大允许流速为 35 m/s，更高的流动速度会引起系统的冲蚀和噪音。而不同的流量计允许的最低流速是不同的，例如-般涡街流量计所能测量的最低蒸汽流速为 2.8 m/s。因此 ，对于流量变化比较大的系统，很容易造成在低流速时有些流量计无法准确计量或不能计量的事实 。

1.2 蒸汽压力和温度变化引起密度变化计量饱和蒸汽或过热蒸汽常用质量流量，单位为 kg/h或t/h，其大小与蒸汽密度有关，而蒸汽密度又直接受蒸汽的温度和压力影响。在蒸汽计量过程中，随着蒸汽压力、温度的不断变化，密度随着变化，使质量流量也随着变化，见表 1，蒸汽在不同压力、不同温度下，其密度也不相同。

表 1 部分过热蒸汽特性表如果流量计量仪表不能跟踪这种变化，势必造成计量误差。为了准确计量蒸汽的质量流量，必须考虑蒸汽压力和温度的变化，实现密度补偿。

然而 目前用来测量蒸汽质量流量的大多数流量计系统没有 自动的压力和温度补偿，而是指定操作· 52· 梅山科技 2013年第 1期在某-压力、温度下。如果管道压力、温度能真正保持不变则可以保证蒸汽密度不变化，从而实现准确计量蒸汽流量。但是，在-年四季中，除了温度变化外，蒸汽系统负荷的变化、系统的压力降和过程参数的变化都会引起压力的变化，有时这种变化是很大的。而且，即使是相对很小的压力、温度变化也会影响计量准确度。

1)压力测量影响。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实际压力之间出现-定的差值。测量误差如果不予以校正，则会影响蒸汽密度的计算，引起流量计量误差。对于上述现象，可在二次表(流量积算仪)进行零点迁移，既简单又准确。

2)温度测量影响。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外，还同测温元件安装的不规范有关。

1.3 差压传送误差影响1)零点漂移。差压变送器安装到现场投用时，往往发现零位与出厂校验时的零位不-致。

这种零位输出偏离称为静压误差。其调整方法是向正负压室通入相同的静压，将三阀组的高低压阀中-个打开，另-个关闭，将平衡阀打开，如果怀疑正负压室内尚未充满被测介质，则可通过正负压室上的泄压阀排君气或积液，然后再检查变送器的输出。

2)引压管布置不合理。引压管线应保证合理的坡度使管内可能出现的气泡较快地伸到母管内，管内出现的杂质等较快地沉到排污阀。引压管线应定期检查维护，确保无泄漏无堵塞。引压管的内径与被测流体的性质和引压管总长度有关，对于蒸汽系统，引压管的内径-般在 10 mm左右。为了避免正负压引压管内介质温度不-致，导致密度出现差异而引起传送失真，则正负引压管应尽量靠近布置。当用于室外或者严寒地区时，引压管中的液体可能会结冰，因此需要伴热保温，但应避免将伴热管直接绕在引压管上，导致介质部分汽化，出现虚假误差。

1.4 管道振动涡街等对机械振动比较敏感的流量计，在安装过程中除了尽量满足前后直管段等要求外，还应该注意对流量计前后管道作可靠的支撑设计。

外来振动会使涡街流量计产生测量误差，甚至不能正常工作。如果管道振动不可避免，应采用抗干扰能力强的差压式流量计。

2 提高蒸汽计量准确度的方法2.1 正确选型- 个流量计准确度很重要，其 口径选择正确以及使流量计旧能接近用户的实际需要非常关键。

1)蒸汽计量仪表计量不正常，主要是由于选型时量程不正确造成的。用汽旺季用量相当大，而用汽淡季用量又很小，用量相差过于悬殊，-般蒸汽计量仪表的流量范围就难以适应。例如：在某个蒸汽流量计量点，最大流量为12 000 kg/h，流量计的选择是根据所处理的最大流量。-般孑L板流量计的量程比为 3：1，即该流量计在 12 000～ 4 000 kg/h内能达到其所标的性能。当实际流量低于该值时，流量计不能达到它的性能，误差开始累积。最好的情况是计量不再准确，最差的情况是流量会丢失”，造成小流量漏计。因此，必须明确流量测量范围，在此基础上选择符合相关运行参数的蒸汽计量仪表，选择量程比足够大的流量计以满足蒸汽负荷的变化。从长远来看，高量程比流量计很重要，高量程比流量计能处理流量增加或减少的需要，完全消除错误读数。

2)管道直径问题。在设计节流装置时，基本上都采用工艺提供的公称名义管径值，其实公称名义管径值与实际管径值有时是有差异的，从而造成计量误差增大。国标规定：用来计算节流件直径比的管道直径 D值应为上游取压口的上游0.5D长度范围内的内径平均值。设计前最好实测管径，以减少计量误差。

2.2 正确安装正确安装流量计是确保准确计量蒸汽流量的关键之-。由于蒸汽系统不同于-般的流体系统，蒸汽流量计用户在安装流量计时必须注意以下几点。

1)在所安装流量计前后必须留有足够长的直管段，并作可靠的支撑和良好的疏水。

3)必须高度重视冷凝器的安装。两个冷凝器必须处于相同水平位置。两个冷凝器的作用是胡秋艳 浅析蒸汽计量影响因素及解决方法 ·53·使引压管中被测蒸汽冷凝并使正负压管中冷凝液面有相同高度及保持长期稳定。为不使冷凝液面波动对计量产生误差，冷凝器的有效容积应大于所使用的差压变送器工作空间的最大容积变化的3倍，在水平方向的横截面积不得小于差压变送器的工作面积，系统确保密封良好，严禁泄漏；要充分考虑维护、拆换、吹扫便利。

4)引压管长度最好在 16 m内，内径最好选用 1O～16 mm，以防堵塞为好。引压管全程保温并确保正负管处于相同温度以免温度变化引起计量误差。

5)安装测温元件地方最好在流量计下游 10D以外 ，在管道或正压管上取压时，如压力变送器安装在流量计下方，则必须对压力变送器的管路液柱值进行修正，以提高计量准确度。

2.3 蒸汽密度的自动补偿为了正确计量蒸汽的质量流量，必须考虑蒸汽压力和温度的变化，通过流量积算仪对蒸汽密度进行补偿。测量蒸汽温度的铂电阻安装-定要规范，以确保测得的温度数值准确。压力变送器安装在蒸汽流量计的下游 4倍管径处，压力变送器前的阀门、密封垫应完好畅通，以保证蒸汽压力的准确测量。如果采用设定压力、温度进行补偿 ，所设定的数值应力求接近实际，否则误差很大，-般不建议采用。

在流量积算仪中要正确设定蒸汽流量计的运行状态，这对蒸汽的正确计算至关重要。对于蒸汽状态不好明确判断的使用诚，建议采用智能型流量积算仪 ，配合铂电阻、压力变送器进行温度压力补偿，这样所计量 的蒸 汽质量 流量最准确。

2.4 严格规范操作1)仪表投运。蒸汽流量计投运操作时，首先关闭差压变送器的正负压阀，稍开-次阀，检查各阀门、引压管等有无泄漏，如无泄漏将-次阀全开。打开排污阀排污并让蒸汽排出后关闭排污阀，等-段时间让冷凝器及引压管内充满冷凝水后才能开始正常投运。

2)仪表的运行。在长期运行后 ，无论管道还是节流装置都会发生变化，如结垢 、磨损、腐蚀等≮流件是依靠结构形状及尺寸保持信号的准确度，任何几何形状尺寸的变化都会有测量误差。而测量误差的变化并不能从信号 中觉察到，因此对节流件定期检查是必须的。由于企业的连续生产性质，-般是与检修同步进行。

如果几何尺寸变化不大仍可继续使用，但应根据实测数据对设计数据进行修正，以保证测量的准确。

3)仪表的维护。由于仪表长期处于高温、高压的水蒸汽环境中，很容易造成仪表部件损坏、锈蚀、杂质堵塞等，因此需要经常维护和定期检修。如涡街流量计在使用中要注意三角柱缝隙是否有杂物阻塞、检测元件是否失灵等；孔板流量计要检查孔板开 口的圆面是否锈蚀 ，有没有附着脏物，要定期清洗 ，对锈蚀严重的孔板要更换。

3 结 语提高蒸汽计量准确度，不仅提高了能源计量数据准确性和可靠性，减少计量纠纷，每年可为公司能源外供、输送和消耗创下可观的经济效益和社会效益，也为企业的生产经营提供技术保障，促进节能降耗，提高了企业竞争力，为企业节能减排打下了坚实的基矗为了保证蒸汽计量准确，用户在实际应用中必须注意：1)蒸汽流量的变化。旧能选择流量量程比大的流量计，避免流量计量不准确和小流量漏计现象。

2)蒸汽系统压力和温度的变化。现场干扰因素多，工艺条件经常变化，为避免压力或温度波动引起的非测量性误差，蒸汽流量计应具有 自动蒸汽密度补偿功能。

4)所有仪表安装投用前，应校验合格，差压、压力变送器应调整零位。

5)所有仪表投用后，应规范操作，并定期维护，以保证仪表良好的运行状态。