常州鑫旺儀表有限公司準(zhǔn)確計量蒸汽收費(fèi)對渦街流量計的要求
作者:常州鑫旺儀表有限公司
2021-01-02
蒸汽是一種二次能源，分為過熱蒸汽和飽和蒸汽，前***多作為動力工質(zhì)用于發(fā)電，后***作為供熱工質(zhì)常用于干燥、保溫、采暖。過熱蒸汽是一種單相介質(zhì)，它的計量問題已基本解決。飽和蒸汽是汽水混合的兩相介質(zhì)，實(shí)際中有的流量計生產(chǎn)廠家將其作為單相介質(zhì)（干飽和蒸汽）處理，而用戶往往并不清楚這點(diǎn)。筆***就蒸汽計量及計費(fèi)應(yīng)考慮的幾個問題談?wù)効捶ā?/p>
一、蒸汽渦街流量計量應(yīng)考慮的問題
1．蒸汽密度補(bǔ)償
蒸汽流量計量一般以質(zhì)量為單位，其密度對流量測量準(zhǔn)確度的影響與差壓（節(jié)流裝置）或頻率（渦街）測量具有同等重要的地位，要認(rèn)真對待。
（1）過熱蒸汽
過熱蒸汽是單相流，其密度可由蒸汽壓力及溫度確定，只要在智能蒸汽流量計中置入水蒸氣的密度表或計算式，計算機(jī)就能根據(jù)測得的壓力、溫度求得即時密度值。
（2）渦街流量計飽和蒸汽
飽和蒸汽是汽水混合的兩相流，影響其流動的因素有質(zhì)量流量、干度、液體密度、氣體密度、液體黏度、氣體黏度、表面張力、表面粗糙度及管道傾斜度等9個變量，要準(zhǔn)確計算太復(fù)雜。從實(shí)用出發(fā)，可采用均相流動模型來處理。
設(shè)在管道某***截面上取***微段ΔL，則此截面上兩相介質(zhì)的密度應(yīng)為此微段中兩相介質(zhì)的質(zhì)量與容積之比，即
ρm=〔ρG?Ψ?A?ΔL+ρL?（1-Ψ）A?ΔL〕/（A?ΔL） （1）
式中：ρm——混合物密度；ρG——?dú)庀嗝芏龋沪袻——液相密度；Ψ=AG/A，即空隙率（其中AG——?dú)庀嗨剂魍娣e）；A——流通面積。
即ρm=ΨρG+（1-Ψ）ρL （2）
而空隙率Ψ與干度x的關(guān)系為
Ψ=（x/ρG）/〔x/ρG+K（1-x）/ρL〕 （3）
式中：K=VG/VL，即速度比；VG——?dú)庀嗥骄魉?；VL——液相平均流速；x=MG/M，即干度；MG——干蒸汽質(zhì)量；M——總質(zhì)量。
將式（3）代入式（2），化簡為
ρm=〔x+K（1-x）〕/〔x/ρG+K（1-x）/ρL〕 （4）
因均相時兩相速度相等，即K=1，則有
ρH=1/〔x/ρG+（1-x）/ρL〕 （5）
式中：ρH——均相密度。
其函數(shù)關(guān)系：ρH=f（ρG，ρL，x），而ρG（干飽和蒸汽密度）及ρL（飽和水密度）可由壓力（溫度）通過圖表或公式求取。又因ρL遠(yuǎn)大于ρG，x一般不會小于0.8，估算時式（5）還可簡化為ρH=ρG/x，可見干度影響之大。
2.干度處理
（1）采用在線干度儀
對于貿(mào)易結(jié)算量大且干度變化較大的飽和蒸汽應(yīng)采用在線干度儀補(bǔ)償。目前，飽和蒸汽在線干度儀有凝結(jié)式、電導(dǎo)式、節(jié)流式等，前***具有穩(wěn)定可靠、準(zhǔn)確度一、造價低等特點(diǎn)，后兩***安裝簡單、使用方便，可依情況選取。
（2）采用化驗(yàn)方法
化驗(yàn)方法是一種實(shí)驗(yàn)室方法，通過對飽和蒸汽采樣，化驗(yàn)水中含鹽量來確定飽和蒸汽的干度，它適合于內(nèi)部能源結(jié)算及量小的情況?？捎眠@種方法測一個常用干度值，然后置入流量計進(jìn)行固定補(bǔ)償。
3.節(jié)流裝置的流量系數(shù)α
節(jié)流裝置存在一個流量系數(shù)α補(bǔ)償問題。在選定節(jié)流件并確定取壓方式后，可認(rèn)為流量系數(shù)只隨雷諾數(shù)Red而變動，即α＝f（Red）。
在一定型式的節(jié)流裝置和一定截面比的情況下，當(dāng)流體雷諾數(shù)Red較低時，流量系數(shù)是隨雷諾數(shù)變化的，但當(dāng)雷諾數(shù)值大于某***界限值后，流量系數(shù)不再隨Red變化，而趨向平穩(wěn)。也只有在所要測量的范圍內(nèi)及流量系數(shù)α保持常數(shù)的情況下，壓差與流量之間才有恒定的對應(yīng)關(guān)系。這也是節(jié)流裝置量程比不大的原因之一。
流量系數(shù)α對流量的影響雖不及密度，但在Red較低時應(yīng)考慮用迭代法加以補(bǔ)償。對一定的節(jié)流裝置，由直徑比β、管壁粗糙度及國家標(biāo)準(zhǔn)中給出的數(shù)據(jù)可算出***組α＝f（Red）值，列出表格，計算機(jī)采用迭代法即可求取α之值。這樣還可提高節(jié)流裝置的量程比。
4.蒸汽流量儀表的選型及安裝
目前用于蒸汽計量的儀表多為節(jié)流裝置或渦街流量計，選型時宜選智能型且?guī)貕貉a(bǔ)償?shù)膬x表，并應(yīng)根據(jù)使用要求、安裝條件、流體特性、維護(hù)性、儀表質(zhì)量及價格綜合考慮。
蒸汽流量儀表***是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，其可靠性一、穩(wěn)定性好，如直管段不夠，量程要寬點(diǎn)的，可考慮采用多孔孔板（前3D后1D）。對于飽和蒸汽，當(dāng)溫度小于250℃，直管段滿足前10D后5D且振動較小時，可選用渦街流量計。
儀表安裝時每個環(huán)節(jié)都要按要求認(rèn)真執(zhí)行，尤其不能把儀表夾在管道上直接焊接。
二、蒸汽計費(fèi)問題
蒸汽壓力越大、溫度越，品質(zhì)就越，做功能力就越強(qiáng)。但目前蒸汽計費(fèi)不少單位仍按蒸汽量乘以單價計算，這種算法無法反映蒸汽品質(zhì)對價格的影響。拿過熱蒸汽來說，壓力一定時，過熱度越大，蒸汽密度越小，流量反而跟著小。高低品質(zhì)一個價，不合理。
北方居民取暖常用熱能表來度量，其熱能積算式為
式中：Q——累積熱能值；qm——瞬時質(zhì)量流量；Δh——熱交換系統(tǒng)入口和出口溫度的焓值差；dt——單位時間。
這樣不管流體品質(zhì)高低都化為熱能來度量，相對合理。如同電，不管電壓高低、電流大小，終都要轉(zhuǎn)化為電能一樣。
因此，渦街流量計對蒸汽計費(fèi)，在計量蒸汽流量時，不妨在儀表中增加一個蒸汽熱能積算，以便用戶計費(fèi)時選用。實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)很容易，對環(huán)路系統(tǒng)，就像熱能表一樣處理，對開環(huán)系統(tǒng)，可取流量表安裝點(diǎn)和大氣溫度的焓值差計算。
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