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油田蒸汽流量计应用评价与稠油注汽系统的工艺改造

任何一种仪表,都有它的使用条件和适用范围,孔板式蒸汽流量计也不例外。孔板式蒸汽流量计的正确设计、检验、安装和使用是保证测量精度,提高测量可靠性的前提条件。笔者就孔板式蒸汽流量计在实际应用中出现的问题进行探讨。

节流装置由孔板、取压装置、节流件前100和节流件后50长的测量管段构成。

国家标准规定,新制的节流装置必须组装成套,检验合格后才许出厂,因此节流装置实际上还包括了连接法兰,取压引出的短导管和冷凝器。

2 节流件的技术指标和安装要求

(1)孔板开孔圆筒形厚度e0.005D≤e≤0.02D

在各处测量e的结果不得相差0.001D

(2)孔板厚度Ee≤E≤0.05D在各处测量E的结果不得相差0.005

(3)孔板上游端面上任意两点之间的连线必须垂直于轴线,最大斜率应小于1%。

(4)上游侧孔板开孔直角入口边缘应该是尖锐的,无毛刺和划痕,若由于加工或磨损使直角入口边缘形成圆弧,则圆弧半径r≤0.0004d。

(5)节流件安装在管道中,必须与管道轴线垂直,允许最大不垂直度不得越过1°。

(6)必须安装在直管段上,并保持前有10倍于管径的直管段,后有5倍于管径的直管段。  3 节流件不符合标准要求带来的误差分析

以角接取压法为例,我们知道采用节流孔板测量过热蒸汽流量时,流量方程式为

ε为过热蒸汽的膨胀系数

d为工作状态下的孔板开孔直径

γ为工作状态下的过热蒸汽重度

ΔP为孔板前后压差(ΔP=P1-P2)

3·1 流量系数α

流量系数α是与节流件型式、截面比m、雷诺数Re及管道内壁粗糙度等有关的一个参数。

通常,在孔板设计安装符合要求的情况下,用于过热蒸汽测量,其雷诺数Re一般趋向于一个临界值Rek,这时α仅是截面比m和管道内径D的函数,可以认为α是个恒定的常数,不会引起大的测量误差,其误差可以忽略掉。

但当孔板在使用一段时间后,由于化学腐蚀、微小颗粒的撞击等使孔板都有不同程度的变形,在节流件的结构异变不符合技术标准要求的情况下,对其流量系数α就有修正的要求,若设定修正系数为b,则根据不同情况,修正b的倾向,如表1所示。

由于上述原因,孔板式蒸汽流量计在实际应用中它的测量误差往往超过5%,有时甚至达到10%~20%,特别是蒸汽流量计用于供热,进行经济核算计量时,这一矛盾显得更为突出。   那么是不是孔板流量计不能在实际中应用呢。不是的,可以这样认为,节流件尺寸及安装不符合要求可称其为非标准节流装置,只不过在实际使用中必须对整套节流装置流量系数用实验的方法重新校正。

3.2 膨胀系数ε

膨胀系数ε值取决于ΔPP1、μ和β值。

μ为被测介质等熵指数;% n. e

β为节流件开孔直径d与管道直径D之比β

对于过热蒸汽,μ可近似于1·3。

为了限制流体的可压缩性对流量测量的影响,标准规定标准节流装置的ΔPP1<0.25,即2P1>0.75

对于角接取压标准孔板ε值,可由经验公式求得。

0.2≤β≤0.75时,

σεε=±(2ΔPP1)%

0.75≤β≤0.80时

这样,当在设计流量范围内应用,由于ε的变化造成的测量误差很小(±0.5%),可以忽略不计。

3.3 介质重度γ

介质重度γ与测点处工作压力P、温度T有关。查表得知,当孔板设计压力为3.5MPa,温度为430℃时,工作压力每变化0.1MPa,过热蒸汽重度约变化3%,工作温度每变化10℃,重度约变化1·8%。

由于供热站供汽压力温度不恒定,随着被测介质压力温度的改变,其偏离设计值越大,由此引起的误差越大,这一误差不能忽略不计,有必要给予相应的压力、温度校正(见表2)。

目前生产厂家生产的流量仪表都带有压力温度补偿,在实际应用中不能贪图安装及维护的方便,把压力温度补偿省掉。

4 孔板式流量计的其它问题

4.1 压力损失大!

据估算,每一节流装置压力损失在4%~10%,这样,若在管道上安装10只节流装置就会造成相当大的压力损失。热电站为满足用户压力要求不得不提高供汽压力,长期下去,造成能源的巨大浪费。

4.2 安装条件高  孔板式蒸汽流量计要求不论在空间什么位置都必须装在直管段上,并保持前有10倍于管径的直管段、后有5倍于管径的直管段,这在某些地方是难以达到的。另外,孔板式流量计安装及拆卸都十分麻烦,不利于企业生产。

4.3 解决上述问题的办法

针对上述问题,可采用其它流量计,如涡街式蒸汽流量计、电磁流量计、阿牛巴流量计等。这类流量计对流体的阻力很小,其阻力最大不超过最大差压值的15%,仪表结构简单,易于安装及拆卸维护,对被测介质要求不高而测量精度较高,可达1%,优于孔板流量计的测量精度。  5 小结

在流量测量中,孔板流量计具有结构简单,使用寿命长及价格低廉等优点,占据了流量计市场的主流,虽然在不同的情况下存在测量精度不高的现象,但在使用中注意满足孔板流量计的使用条件和适用范围,孔板流量计仍能达到±1·5%精度,若经个别标定可进一步提高到±0.75%精度,不失为一种较好的计量器具。