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  技术文章
各类蒸汽流量仪表的比较
2011-6-23 16:46:36

         目前,测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计差压式(孔板、均速管、弯管)流量计分流旋翼式流量计阿牛巴流量计浮子式流量计等,但从仪表工作原理上来讲主要分为涡街和差压两大类。这里主要讨论涡街流量计孔板流量计。蒸汽流量测量在80年代以前普遍采用标准孔板流量计,但从流量仪表发展状况来看,孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广;人们对它的研究也最充分,实验数据最完整,但用标准孔板流量计来测量蒸汽流量,它仍存在一些不足之处:其一,压力损失较大;其二,导压管、三组阀及连接头容易泄漏;其三,量程范围小,一般为3:1,对流量波动较大易造成测量值偏低。而涡街流量计具有结构简单,变送器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象。   

        另外, 涡街流量计的压力损失小,量程范围宽, 对饱和蒸气测量量程比可达30:1。因此,随着涡街流量计测量技术的成熟,涡街流量计的使用越来越受到人们的青睐。   

       下面为涡街流量计孔板流量计的对比:   1、涡街流量计与孔板流量计目前的技术水平 涡街流量计的基本结构由涡街发生体、检测元件、信号处理放大电路组成,目前对于涡街发生体的研究已达到相当完善的程度,以三角型发生体为最佳型体,检测元件有热敏电阻、应变片、压电晶体、差动电容、超声波等。信号处理部分有许多已微机化。 涡街流量计具有安装方便(可直接在管道上安装)、体积小、互换性强、长期运行精度高,可适用于大多数液体、气体和蒸气测量。目前世界市场的涡街流量计的销售额每年递增30%左右。 目前,孔板流量计的技术发展水平仍以确定的经验公式为基础,1980年国际标准化组织将R541与R781两个标准合并成标准ISO5167(1980)。 孔板节流装置由于结构简单,造价低、可靠等优点,它几乎适用于所有介质测量,而与之配套的差压变送器发展迅速,使其本身具有的不足得以弥补。 2、涡街流量计与孔板流量计综合性能评价 孔板流量计(简称孔板)由节流件取压装置和差压变送器组成,导压管对于易冻的场所需要有伴热措施,一个流量测量回路静密封点为20个左右,使用中存在如下问题: 易冻、易堵、易漏、伴热容易造成差压变送器器件老化、某些场合导压管需加隔离液,由于伴热或工艺操作不稳,正、负导压管隔离液液线常常不等,产生液柱差,使流量指示不准。 以上都会使流量系数发生变化,测量精度降低,管缩短导压管把差压变送器直接安装在管道上,但仍有流动的死区。 涡街流量计(简称涡街)只有3个静密封点,不易泄漏,没有流动的死区,不需伴热保温,不受流体重度、温度、压力、和粘度等影响,流量系数长期不变。 但涡街在有振动场合使用时,会使流量测量不准。目前,市场上已推出抗振型的涡街,来克服振动对流量测量不准的影响。 (1)初步投资 一台进口涡街大约1万元人民币(DN15-DN80),而一台节流装置包括差压变送器、孔板及法兰、导压管、阀门、保温箱或保护箱也需1万元人民币,从长远观点看、采用涡街仍然是合算的。 (2)安装费用 涡街安装简单,只需保证流量计前后有一定的直管段即可,孔板直线段、同心度、导压管、变送器、保温箱都有一定的安装要求、安装费用是涡街的数倍。 (3)维护费用 涡街除在计量上要求周期性标定外,一般不会出现故障,而孔板则不然,消泄漏,定期排污,灌隔离液,更换导压管、阀门、保温、清洗孔板等,有一定的维护量。如200套流量孔板测量回路(需保温伴热),每二年,保温伴热系统改造就得投入一定的维修费,这还不包括差压变送器的更新,孔板更新费用。(4)运行成本 1.蒸气消耗费用 如200套流量孔板测量回路(需保温伴热),每个伴热点耗汽0.02t/h,如果每年平均按4300小时计算,蒸汽费用为40元/吨,则每年需消耗蒸汽费用大约为68.8万元,每个回路每年耗费用为0.344万元。 2.能耗费用 涡街的压力损失比孔板小,约是孔板的1/15。因此,长期的运行对泵及风机能耗费少。孔板是涡街15倍,当用于气体或蒸汽流量测量时,由于密度小,同一管径体积流量大,压力损失更是严重,耗能费更高。 3.泄漏排污费 排污费视排污次数,一般为每年约20次左右,排出的污物及物料污染大气环境,污水超标,环保部门也要对其罚款。 (5)长期运行精度 孔板的设计系统精度1.5%-2.5%,由于差压与流量是非线性关系,当流量低于30%时,误差增大,气体更为严重,另一方面,由于使用介质的长期磨损,锐角变钝,使流量系数发生变化,也是影响精度的一个重要原因。 由于涡街的特殊结构,当精度经实际确定后(约为0.5%-1%测量值),精度几乎是不变的。 (6)可互换性 同一台涡街可测量气体、液体及蒸汽的流量,电子线路板及敏感元件对不同口径的流量计来说都有是通用的,信号输出通常有三种形式:脉冲、模拟及数字信号。可以通过电路板的开关来切换,用户可随时根据自己的需要切换到另一种输出信号。更改量程也很容易,对模拟输出来说,只需改变输入的脉冲频率就行了。 孔板则不然,孔径是为特定的介质而设计的,互换性差,改变量程也比较困难,需重新计算孔板。 (7)量程比 由于涡街的输出频率与流量成线性关系,则流量的量程比可达20:1-80:1,例如:Foxboro公司的涡街流量计测量气体及蒸气的量程比为80:1,测量液体的量程比为40:1,能适应工艺流量测量量程较大的要求,精度仍能保证。 差压流量计的差压与流量成非线性关系,在小流量时测量不准,量程比只有3:1-5:1。如果扩大量程比,必须设法提高差压变送器的精度。 (8)可靠性 现在有种更为可靠的涡街出现,它在一个表体上安装了两套电子线路、两套敏感元件,且相互独立,可用于重要的流量测量场合,差压式流量计难以做到这点。 (9)节能效果 如蒸气用量为120t/h,压力为3.9Mpa,温度为445ºC,如果用孔板测量蒸气,造成压力损失为0.03-0.05Mpa,如按0.03Mpa算,这块孔板所耗电能为82kW,按一年300天计,每年耗电59万kW/h折算标准煤为68.5t,如果采用涡街能耗仅为孔板的1/15-1/20,若以1/20计,则每年仅耗煤3.34吨,仅占孔板能耗的3.33%。 (10)一次元件的流量特性对控制系统产生的影响 由于涡街的输出频率与流量成线性关系,当它与调节阀、调节器集成一个控制系统时,相当于一个时滞和时间常数都小到可忽略的一个滞后环节,可视为比例环节,广义对象的特性完全取决于回路中其他环节,对控制系统几无影响, 孔板则不然,由于它的输出与流量成线性关系,回路增益随着流量而变化,虽然利用调节阀的流量特性来补偿广义对象的线性影响,但效果并不明显,因此,必须引入开方器,开方器的引入虽然使广义对象的特性不随工作点而变化,明显改变了调节品质,但在小流量时反应快、灵敏、容易引起系统调节误差增大。 综上所述,涡街在许多流量测量中用涡街来代替孔板是可行的,既省钱又省力,它确实给流量测量来许多好处。