貿易結算中蒸汽渦街流量計應用 發布時間：2017-01-12
蒸汽渦街流量計現廣泛運用于熱電廠蒸汽貿易結算上，特別是針對供氣管道直徑不超過 DN300mm 的中小型用戶。蒸汽渦街流量計是一個計量系統，在實際使用中，還要考慮到環境等各方面因素的綜合影響。這個計量系統需要使用者正確的使用，需要買賣雙方共同的維護。因此了解必要的流量計知識，正確的使用流量計，是蒸汽渦街流量計計量公平的基礎。下面我們分別從理論和實際來為大家介紹一些蒸汽渦街流量計運用的知識。 渦街流量計的工作原理： 渦街流量計利用卡門渦街原理。在流體中安放旋渦發生體，流體在旋渦發生體下游兩側交替地分離釋放出兩列有規律的交錯排列的旋渦，在一定雷諾數范圍內，該渦街的頻率與旋渦發生體的幾何尺寸，管道的幾何尺寸有關，旋渦的頻率正比于流量，此頻率可由探頭檢出。 式中： b—阻流件的寬度，m ū—流經流量計的流體平均流速，m/s f—旋渦的頻率，Hz Sr—斯特羅哈爾常數（Strouhal number）。 渦街流量計是測量流體速度的速度式流量計，其直接測量的是流體的流動速度。與節流式差壓流量計相比，渦街流量計的優點有： 一、 結構簡單、牢固、安裝維護方便。無需導壓管和三閥組等，減少泄漏、堵塞和凍結等。 二、精確度較高，最大允許誤差一般為±（1～1.5）％ 三、測量范圍寬，合理確定口徑，量程比可達 20:1。 四、壓損小，約為節流式差壓流量計的 1/4～1/2。 五、輸出與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移。 六、在一定雷諾數范圍內，輸出頻率不受流體物性（密度、粘度）和組成的影響，即儀表系數僅與旋渦發生體及管道的形狀、尺寸有關。 渦街流量計也存在一定的局限性： 一、對管道機械振動較敏感，不宜用于強振動場所。 二、口徑越大，分辨率越低，一般滿管式流量計用于 DN400 以下。 三、流體溫度太高時，傳感器還有困難，一般流體溫度≤420℃。 四、當流體有壓力脈動或流量脈動時，示值大幅度偏高，影響較大，因此不適用于脈動 針對渦街流量計以上的特點。我們在使用中如何才能準確合理的使用蒸汽渦街流量計來保證貿易結算的公平呢。許多供需雙方在多年的使用過程中積累了豐富的經驗，當然也遇到了許多問題和難點。下面我們就來討論實際運用中遇到的問題。 案例一 某用氣單位蒸汽渦街流量計口徑 DN150mm，周期檢定合格，流量計安裝前后直管段區間內一切安裝符合安裝要求。自從施行了一個節能減排項目，在下游安裝了一個 20m3的儲氣罐后（流量計所在要求直管段內無變化），每月蒸氣用量大為下降。 上圖這個系統中，閥門控制器根據罐內壓力來自動控制閥門一，閥門二的開閉。這兩個閥門為電磁閥，開閉的執行時間非常短暫。當儲氣罐為空，即壓力接近常壓時，閥門一打開，蒸汽由入口放入進入充氣階段，流量計開始計量，儲氣罐內壓力上升到某點后，儲氣罐充滿，閥門一關閉，蒸汽流量計停止計量，閥門二打開，蒸汽由閥門二出口處排出到生產部門，儲氣罐排空后作如上循環工作。 那么這個企業真的節約了蒸汽用量么。答案是熱電廠通過總管和各分支流量統計，發現該廠的實際用量相對以前并未減少，減少的只是抄表讀數。那么問題在哪里呢？ 通過現場觀察發現，閥門一打開充氣的那一段時間，罐內的壓力接近常壓，于是蒸汽在入口處和管道內的壓差很大，造成了在這段時間內，通過流量計的蒸汽流速非常大，于是就產生了一個問題，該流量計在這個流速下能正常計量嗎？這里就涉及到了渦街流量計的一個選型依據，那就是一般渦街流量計的正常測量流速不超過 80m/s。如果超過了，流量計不能正常計量。該廠家的這套裝置中，充氣階段大部分時間內，管道內蒸汽流速是大大高于 80m/s 的，流量計發生了嚴重的頻率信號丟失，流量計的誤差變成了很大的負誤差。他們反向利用這個依據來獲取非法利益。他們所謂的理由是，我們的流量計檢定合格，前后直管段的安裝符合要求。后來經專家論證確實出現了上述情況，對此專家提出了建議，為了保證流量計的工作在正常蒸汽流速范圍內，可以采取兩種措施：一、直接拆除下游儲氣罐。二、在上游安裝音速噴嘴，限制蒸汽流速在 80m/s 內。最后在供需雙方協商后拆除了流量計下游儲氣罐這套裝置，蒸汽計量回歸正常。 從這個案例我們得到以下幾點關于流量計使用的總結。 一、使用蒸汽流量計要嚴格按照流量范圍選型： 選型原則：1.可測（或線性流量）最小流量為受 ReD＝20000（或 40000）制約的流量 2. 可測最大流量：受 v＝80 m/s 最高流速的制約。 事實上每臺合格的流量計出廠時必須標明測量范圍。我們在使用前，一定要對這個參數進行判斷，看是否完全包括了實際使用的流速范圍。而且不能單純的以蒸汽管道口徑來確定流量范圍，一定要符合上述選型原則。 二、不能把檢定合格和計量準確看成是一個概念，檢定合格是流量計本身的計量性能達到了使用要求，但是這個計量性能的發揮還必須要有合格的使用環境，這些環境因素包括噪音、電磁干擾、震動、另外蒸汽的品質、管道內雜物、甚至風雨雷電等等，這些因素都會影響到量計的正常工作。另外還需要符合要求的安裝和合理的參數設置。像本案例中的情況就是用戶在保證了流量計檢定合格和正常安裝的條件下，通過在下游的裝置使蒸汽流速大于流量計測量流速范圍上限（80m/s），可見管道其他部分的動作也會影響到流量計的計量準確。這就需要對可能產生的影響流量計計量準確的因素進行控制，如在合同上寫明，根據流量計的正常使用原則，禁止出現其他可能對流量計計量性能有害的設備或者工作模式。 案例二 某用戶由于是個體小規模企業購買的是過熱蒸汽，計量器具為蒸汽渦街流量計，由于對流量計檢定工作不重視，流量計沒有進過檢定，后來發現自己能耗比上升，蒸汽用量變大，于是拆下渦街流量傳感器送檢，檢定結果合格，檢定中心提出建議，還需要檢定配套壓力變送器，流量積算儀，熱電阻。這幾樣送檢后，檢定結果為：壓力變送器合格，熱電阻合格，但流量積算儀示值誤差較大，不合格，計量數據偏高，和用戶反映差不多。檢定人員對流量積算儀輸入系統保護密碼后，進一步檢查各項參數，發現設定大氣壓力為 0.150Mpa,高于實際的 0.101 Mpa，該流量積算儀采集的壓力變送器信號為表壓，而實際參與計算蒸汽密度的為絕對壓力，即表壓與設定大氣壓力的和。 絕對壓力=表壓+大氣壓力 由此我們可以看出參與計算的絕壓比實際的絕對壓力高了，同樣溫度下的，過熱蒸汽的密度也變大了，最后質量流量變大。檢定人員將流量積算儀中大氣壓力設回正常值后，該流量積算儀誤差回歸正常。經詢問，原來此用戶是一個大型用氣戶下的二級用戶，對儀表使用缺少必要的了解。供需雙方并未簽訂合同，也沒持有注明了儀表參數設置的文件。由于認識不足，對儀表也無保護措施，結果發生了上述事件，造成了不必要的損失。 通過這個案例，我們作出了下面幾點總結。 一、過熱蒸汽密度是隨蒸汽溫度，壓力變化而變化的，因此蒸汽流量計中的溫度，壓力傳感器計量性能以及計算裝置中的參量計算須要檢定合格達到要求才能使用，壓力溫度信號的采取必須是實時原始的，不允許在計算中人為添加或減少數值。也不能用設定固定密度的辦法來取代溫度、壓力傳感裝置。 二、蒸汽貿易特別是固定長期的貿易，必須要有正規的買賣合同，合同上須要注明一般參數設置和特殊參數設置（如針對該用戶的最小流量切除等參數），買賣雙方都要清楚了解這些參數的意義和可能產生的影響。使用過程中，儀表必須要有必要的保護功能，買賣雙方任何一方不允許單方面的修改儀表中按合同設定的參數。 三、用于貿易結算的蒸汽流量計是屬于國家強制檢定計量器具，必須按周期檢定。這樣既遵守了國家法律法規，又保證了蒸汽計量的公平性。送檢是送檢整個蒸汽計量系統，包含壓力變送器，流量積算儀，熱電阻等裝置，缺一不可。 四、了解必要的蒸汽流量計知識，購置檢定合格的合法計量器具，這樣的儀表在參數改變后可以保留痕跡，有事發生時有證可查，平時做好監控工作，才能及時發現問題。 比起我們購買多少噸鋼材或者多少噸水，蒸汽貿易更加抽象和復雜。蒸汽沒有一個具體的形態，我們必須依賴蒸汽渦街流量計給予我們直觀的數據，因此，要擁有一臺值得信賴的蒸汽渦街流量計，離不開你的認真學習，正確使用，和小心維護。
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