发布时间:2014-06-11 浏览:1073次 字号:大 中 小
1.存在的问题
0.7MPa蒸汽经DN80阀门放常压。涡街流量计显示的流量仅为1.5t/h,怀疑严重偏低。
提问者是江苏一家热电公司,该公司所属区域有一家热水店买该热网的蒸汽生产开水,然后用槽车运送到洗浴中心等热用户。
该蒸汽计量点及相关管道如图2.25所示。其中涡街流量计采用ABG仪表集团的DY080井在FC6000流量演算器中完成温度压力补偿。
开水店的老板摸索出了每生产1t开水所耗蒸汽量同加热时蒸汽瞬时流量的关系,发现将阀门V2开足,单耗最低,这时1t汽可烧30t开水。为此,老板赚得了丰厚的利润。
热电公司的管理人员去现场巡查时发现,蒸汽总管内压力为0.7MPa,而流量计出口处压力在0.22-0.26MPa之间变化,温度为260℃,此时的蒸汽流量显示值为1.5t/h,而且涡街流量计处有啸叫声,显然流过涡街流量计的蒸汽流速非常高,又听说开水店的蒸汽单耗如此先进,初步判断这套流量计严重偏低。
热电公司处理这件事先从流量计出口端压力偏低入手,于是在流量计上游的DN80管道旁又增设了一路DN65的管道,两根管道并联使用,以降低管道上的压力损失。但运行结果,效果不显著,只是流量计前面和后面的压力略有升高,计量值偏低的情况并无改观。
2.分析与诊断
先从流量计前后压力计算流过涡街流量计的平均流速。因为流体流过涡街流量计时量计前后压差同流速之间有下面的关系:
式中:△P—压力损失,MPa;
ρ—流体密度。kg/m3;
v—流速,m/s。
流量计出口处压力以0.24MPa计,在温度为260℃时,蒸汽密度为ρ=1.4kg/m3,蒸汽总管压力为0.7MPa。扣除沿途压力损失,到流量计上游约为P1=0.5MPa,然后计算压损
△P=0.5-0.24=0.26MPa
代入式中,得
基于上述计算结果,为热电公司提了三点建议:
①限制用户端的阀门V2的开度,将瞬时流量限制在DN80涡街流量计允许的上限流量以下;
②将涡街流量计(连同温度压力测量元件)移至距总管较近的位置;
③将涡街流量计通径适当放大,使得V2开足时,流过涡街流量计的流速也不超过其允的最高流速80m/s。
首先第一个方法如果能得以实现,既能保证计量准确度,又不用增加开支。但是需方反。因为瞬时流量减小就意味着开水店单耗升高。而且因为V2阀门属用户资产,阀门的开供方无权约束,也没有违反双方已订的协议。
第二个方法是基于式(2.29)所示的关系:
式中 v—流速,m/s;
qm—质量流量,kg/s,
ρf—(某一段)管道内蒸汽密度,kg/m3;
A—管道流通截面积。m2。
在管道内蒸汽高速流动的条件下,管道上的压损增大,流量计前移则流量计安装地的蒸汽压力相应升高。压力的升高使得对应的蒸汽密度ρf增大,从而降低流过发生体的汽流速。但若只移位不换大口径,并不能解决根本问题。
关于流速高于80m/s后流量计偏低这个问题,只见有过零星报道,未见有人做过专门研究。
ABG仪表集团的资料中给出了斯特罗哈尔数Sr与雷诺数的关系,如图2.26所示,但并未说流速高于80m/s的上限流速后误差的方向。
从涡街流量计现场实际运行情况,制造厂用“漏脉冲”现象解释,即流速高于上限流速,涡街流量传感器输出的频率与流速成正比的关系就被破坏,而且流速越高,漏脉冲的现象越严重。
在上面的实例中,按照温度压力参数和流速的数据计算,流过涡街流量计的流量应有10.3t/h,但仪表的显示值只有1.5t/h,只相当于实际流量的1/7。显然被漏掉的脉冲不是少数,而是多数。
由于仪表通径换大后,流过流量计的流速降低,所以流量计出口端压力也会显著升高,从而将流速降到80m/s以下。
3.反馈的信息
①提问者采纳了第三个建议,将涡街流量计公称通径换成DN150,并按规定配置DN150的前后直管段,从而实现正常侧量。流量示值上升到11t/h.
②由于流量计示值不再严重偏低,用过热蒸汽烧开水的生意无利可图,开水店只得关门大吉。
4.讨论
(1)负荷的特殊性
本实例所讨论的是一种性质特殊的热负荷流量测量问题。普通的热负荷,管道的公称通径都是按管道内的蒸汽经济流速经设计计算确定的,最高流速一般不高于30m/s,而品质优良的涡街流量计,流速为76-80m/s时仍能保证规定的精确度。为了扩大范围度,在确定涡街流量计公称通径时,通常采用缩径的方法,如5.17节所讨论的那样。但在本例中不仅不要缩径,反而要扩径。因为此类负荷不需要计算管内的经济流速,要么不开,一开就将控制阀全开,以致管内流速升到100m/s以上,轻者引起流量示值偏低,重者将旋涡发生体冲坏。
处理此类问题的常用方法有两个:一是限制管内流速,例如在蒸汽支管的适当部位装限流孔板,这样不仅能使涡街流量计测量管内的流速不致超上限,而且也消除突然增加的负荷对热网的冲击;二是局部扩管,装上公称通径足够大的涡街流量计,如本节的前面一段所述。
(2)浴室的负荷与本例具有相同的性质
大多数单位都有浴室,浴室的热水箱如果是用蒸汽加热,则管内蒸汽一般郁达到很高的流速,需要采取与上述相同的方法来处理。
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