冶金企业蒸汽流量计量的几点体验

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1、冶金企业蒸汽流量计量的几点体验济南钢铁股份有限公司计量管理处李绪燕张德华李瑞芳刘文达[摘要]蒸汽作为钢铁企业生产中主要的能源介质之一，其准确计量对生产能耗考核、循环经济运行有着重要的意义。长期以来，蒸汽流量测量中往往遇到测量范围超出设计范围、温度压力变化大、冬季运行维护量大等问题。我公司近年来逐步在蒸汽计量中使用一体化喷嘴流量计，使用效果较为理想。[关键词]蒸汽计量一体化喷嘴防冻隔离器流量计算机一．概述冶金企业在生产过程中产生大量的蒸汽，同时蒸汽又是钢铁企业生产中主要的能源介质之一，广泛应用于动力、取

2、暖、制冷、生产工艺用热等场合，尤其是近几年的余热发电，为蒸汽的利用找到了新的途径。济南钢铁股份有限公司（以下简称济钢）蒸汽多采用孔板计量，但是因为蒸汽的物理特性不同于氧气、氮气等介质，采用孔板计量蒸汽出现了很多问题：(1)蒸汽用量随季节变化范围大，实际流量往往超出节流装置设计使用范围。(2)蒸汽在输送过程中存在相变，过热蒸汽可能变化为饱和蒸汽，饱和蒸汽可能变为汽液两态，给计量带来很大误差。(3)由于蒸汽高温、高压很容易使孔板变形，或在节流装置的密封和节流装置与管道的焊接处泄漏。(4)在我国北方地区，蒸

3、汽在冬季需要良好的保温伴热措施，否则冬季容易冻坏变送器。我公司作为冶金行业建立循环经济的示范单位，公司能源计量工作十分重视，从2005年起逐步进行了煤气、蒸汽、氧气、氮气、生产用水、电等能源介质的计量完善工作。尤其是蒸汽介质的特殊性，存在诸多问题，一直以来仪表配备率、运转率较低。在此次蒸汽配备中，我们多采用一体化喷嘴流量计和流量计算机，并用其配套的《流量测量节流装置专家系统软件》对在用的节流装置进行管理，取得了良好的应用效果。二．一体化喷嘴流量计的优点1、有国际标准，数据溯源简单喷嘴和孔板同属于标准节

4、流装置，都有国际标准，节流式流量计技术成熟，特别是标准节流装置按标准（ISO5167-2003E、GB/T2624-2006）设计、制造就无须实流标定，是其1它流量计无法比拟的。在蒸汽测量研究上，国内外学者用标准节流装置进行了大量的试验，给出了修正的数学模型，所以采用标准节流装置测量蒸汽有明显的优越性。。2、在蒸汽计量中，喷嘴优于孔板标准孔板的一个缺点是入口直角锐利度在流体冲刷下易发生钝化，据悉国内有关部门曾对新装孔板进行跟踪校验，在孔板连续使用2—3个月时，钝化引起流出系数偏度在1—3%，各别严重的

5、在4%以上，这已引起了人们的高度重视。目前，解决标准孔板钝化问题的最好方法是采用标准喷嘴，由于喷嘴的入口为光滑曲面，不易磨损（见图2）。它的流出系数非常稳定，所以JJG640-94规程规定ISA1932喷嘴的检定周期为4年。再者，喷嘴在相同流量和相同β值条件下，阻力损失比孔板小得多(仅为孔板的50-60%)，长期运行情况表明，由于喷嘴在结构上的优势具有耐冲击抗变形的优点，适应于高温、高压、高流速介质。三、一体化喷嘴对蒸汽计量常见问题的解决措施1、利用流量计算机和智能变送器改善了节流装置量程比小的问题在

6、蒸汽输送过程中，实际的流量范围往往无法准确确定，在热负荷变化大的情况下，使流量计长时间工作在测量范围以外，这样就造成了很大的测量误差。因此在设计蒸汽流量计量系统时，应考虑使用具有宽量程补偿运算功能的计量系统。对节流件流出系数C、可膨胀性系数ε等中间参数的实时计算是解决宽量程的关键。节流式流量计流量计算公式为：C22pqd式（1）V14413式中：qv——体积流量m/sC——流出系数ε——可膨胀性系数d——节流件开孔直径，mD——管道内径，mβ——直径比，(β=d/D)3——被测流体密度

7、，kg/m1Δp——差压，Pa其中：按GB/T2624-2006标准孔板流出系数C的计算式为：20.70.36628103.510C0.59610.02610.2160.0005210.01880.0063AReReDD40.0430.080e10L10.123e7L110.11A0.031M/0.8M/1.11.3422式(2)1式中：ReD——雷诺数′2L2M2=1190000.8A=（）ReDl1L

8、1=——孔板上游端面到上游取压口的距离除以管道直径得出的商；Dl2L′2=D——孔板下游端面到下游取压口的距离除以管道直径得出的商；l2L2=——孔板上游端面到下游取压口的距离除以管道直径得出的商。D流束可膨胀系数的计算式为：1/p4821(0.3510.2560.93)1式（3）p1式中：：等熵指数P1P2：分别节流件前后的压力，Pa传统的节流式流量计是将流出系数C和可膨胀性系数ε视为定值（C和ε