蒸汽流量计
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蒸汽流量计

浅议以压缩空气代替蒸汽进行蒸汽流量计的检定

在石油、化工、热电、石化等厂矿企业里,采用着大量的各种类型蒸汽流量计。由于以蒸汽作介质对蒸汽流量计实测检定难度大、精度低、费用高, 致使一些使用蒸汽流量计的单位, 不愿送出去检定; 而有能力开展这项检定业务的单位尽管很少, 就是这很少的单位,也因检定成本太高, 难度又大, 也不愿开展这项业务。造成一些企业, 甚至是一些技术较先进的大型企业, 对蒸汽计量管理也存在很多问题: 对蒸汽计量仪表仅能修理不能检定; 蒸汽计量率低; 蒸汽计量仪表精度低误差大。这给企业的成本核算和节能降耗带来很大影响。

为了改变这种状况, 国内外一些有能力的有关院、所和企业, 都在积极投资、组织人力研究以空气代替蒸汽, 对蒸汽流量计进行检定的问题, 并且认定这是今后的发展方向。但是研究进展速度不太理想, 我们的蒸汽流量计检定站从1 9 8 9 年建立以来至今尚未拿出满意的数据, 而从听说有研究此课题(国外)的以来, 至今10 多年了, 与外商接触谈及此问题时, 他们回答仍是说在研究。当然是由于保密的原因吧, 国内外的一些研究进展较快的单位, 都不愿多透露半点信息。
致使我们至今尚未见到真正从理论上阐述利用空气代替蒸汽进行蒸汽流量计检定的任何资料, 更谈不上有实测或修正数据供推广应用。这里谈点个人浮浅的看法, 愿它能起到抛砖引玉和推波助澜的作用。
能不能用压缩空气代替蒸汽对蒸汽流量计进行检定? 能, 有什么理论依据? 又是怎样的代替法呢?
1 用压缩空气代替蒸汽对蒸汽流t 计进行检定的可能性
理论依据就是从流体力学角度出发, 根据相似原理, 两个几何上相似的流束, 如果它们的雷诺准数值相等, 即流束在流体动力学上是相似的, 这时其流量(出)系数也是相等的。
基于这个理论, 在对蒸汽流量计检定时,设法使压缩空气在管道内流动的雷诺数值,等于蒸汽在此管道内的流动的雷诺数值时,即认为两个流束在流体动力学上是相似的,它们的流量(出) 系数也是相等的, 通过检测设备检测, 在检定装置上显示出的值也是相同的, 即达到以压缩空气代替蒸汽的目的。

2 计算分析
如何代替呢?基于上述原理, 为了使空气和蒸汽在相同管道内的雷诺数达到相同的条件, 进行计算分析如下。根据基础数据不同, 雷诺数计算可采用的计算公式形式(系数)有所不同。
这里不是求具体雷诺数值, 而是利用其公式中的某项因子分析压缩空气与蒸汽之间的关系。径D 值管道中, 几何相似的两流束的雷诺数值相同时, 可对上式分子上的质量流量qm 值和分母的动力粘度产值分析(二值为常数) ,两者都是可变化的, 但是qm 值是可人为规定的数, 而动力粘度产值才是与两种气体固有的性质有关的参数, 当然它是随操作条件变化而变化的, 但是相同条件下, 不同气体, 粘度产值不同, 雷诺数计算值就不同, 因此粘度产值成了分析雷诺数的关键。
粘度产值的求取方法, 有查图法和计算法。
查图法一般人为视差较大, 而计算方法人为误差较小。何况布朗利和威尔克对赫希菲尔德方程进行修正后, 提出的低压气体粘度方程式, 正适用于我们检定装置, 一般检定装置在检定过程中, 系统的压力都不高, 都属于低压范畴的, 所以对于低压气体—压缩空气和蒸汽的粘度产值可采用该方程式进行计算, 即由上述可知, 应先确定检定装置所采用的压缩空气和过热蒸汽的操作温度条件, 才可计算。根据我们中石化流量计量检定站的情况, 确定压缩空气的操作温度为20 ℃ , 即爪
而蒸汽采用微过热蒸汽, 具体操作条件是: 操作压力为绝压P绝二gk g f/c m 名(注: 可查的标准和工具书的表格中所涉及到的压力、粘度、密度等都是旧单位制, 虽然均可以换算为新单位制, 考虑此文只是论证以压缩空气代替蒸汽进行蒸汽流量计检定的道理, 若转换为法定计量单位时,篇幅要加长, 不利于说明间题。何况实际应用时, 在此结果的基础上转换即可, 结果是一样的。因此, 此文中均未采用法定计量单位) ,过热温度为1 90 ℃ 通过上述计算可知, 蒸汽的压力、温度不
同, 所对应的压缩空气的操作压力, 在操作温度一定的前题下(室温)是不同的。也可说, 现场蒸汽运行条件尽管千差万别, 只要知道被检定的蒸汽流量计现场运行的操作压力、温度等条件, 如果以压缩空气作介质检定蒸汽流量计时, 都可以求出其对应的操作压力和温度条件。
无论是用蒸汽流量计现场运行条件, 求出压缩空气的操作条件, 进行蒸汽流量计的检定, 还是用蒸汽流量计检定装置设计的蒸汽运行条件, 求出的压缩空气操作条件, 进行蒸汽流量计检定(从检定误差等方面分析, 两种方法各有利弊) , 都存在一个在实验室条件下检定后, 如何转换到现场操作条件下运行的仪表误差问题。

3 误差的消除
为了适应上述转换, 检定记录表时, 应增加如下内容, 如下表所示。
从表中可以看出, 我们前面论证的计算实质是将b 值转换为。值, 检定后得到。1 一。值后还需再进一步转换。第一步是将: 值转换为修正后的蒸汽流量d 值。这个转换过程, 实际是将常温20 ℃下的量转换为对应蒸汽条件(温度)下的量,因为这两种状态温度相差较大, 会给不同类型、不同材质的蒸汽流量计, 造成不同的影响, 即产生的误差不同。对于孔板差压式流量计, 孔板的孔径受热膨胀, 孔径变为D 一几。· 〔1 + 又。(t 一2 0 )〕; 而对夹装式涡街蒸汽流量计, 可采用K 修一K 〔1 一肠(t 一2 0 )〕式。故依据此原理来进行计算修正这部分误差。而分流旋翼式等蒸汽流量计, 应通过大量的实践数据, 找出较准确的修正系数或修正公式。这项工作可以边实践边积累, 先找出粗的(误差较大) 系数应用, 以后再进一步作细致工第二步是将修正后的蒸汽量d 值转换为现场运行条件下的蒸汽流量q , 值。如果检定蒸汽流量计的压缩空气的运行条件, 是在现场实际操作条件下推算出来的,流量计检定后转换到第一步d 值即可, d 值也即是现场运行条件蒸汽量qm 值。如果压缩空气运行条件是由蒸汽流量计检定装置原设计的固定的蒸汽条件推算出来的, 还需要这第二步转换。
这个转换可采用密度校正系数法进行修正。
4 结论
采用压缩空气代替蒸汽检定蒸汽流量计, 其意义重大, 难度亦大。其检定误差分析也是难题之一, 因它涉及的因素、环节多, 需作专题探讨。

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点击次数:  更新时间:2015-11-26  【打印此页】  【关闭
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