相關產品推薦更多 >>
關於煙氣流量計（jì）測量（liàng）原理及常見誤差分析
點擊次數：2665 發布時間：2020-11-06 09:25:46
摘（zhāi）要 : 隨著生產及運維對測量精（jīng）度要求日（rì）益（yì）提高，蒸汽（qì）流量測量方法及誤差分析得到了越來越多的學者關注。本文擬對幾種火電廠（chǎng）常用流量測量方法展開對比分析，並就（jiù）常見儀表誤差進行簡要分析，旨為（wéi）更好地滿足現場實際測量需要。
1 研究（jiū）背景
蒸汽，作為（wéi）火電廠*重要的二次能源之一，其流量測量對於節能降耗，降低運營成本，提高經濟效益具有重（chóng）要意義--但其測量受到諸多因素限製、影響，如介質特（tè）性、儀表選型、現場（chǎng）安裝（zhuāng）等，大大增加了測量難度。隨著生產及運維對測量（liàng）精度的要求日益提高，蒸汽流量（liàng）測量方法的選擇及誤差分析得到了越來（lái）越多的學者關注。
蒸汽分為過熱蒸汽和飽和蒸汽。飽和狀態（tài）下（xià）的（de）液體稱為飽和液體（tǐ），其對（duì）應的蒸（zhēng）汽是飽和蒸汽，但（dàn）*初隻是濕飽和蒸汽，待蒸汽中的水分完全蒸發後才是幹飽和（hé）蒸汽。蒸（zhēng）汽從不飽和到（dào）濕飽和再（zài）到幹飽和的過程溫度是不增加的，幹飽（bǎo）和之後繼續加熱則溫度會上升，成為（wéi）過熱蒸汽。蒸汽在不同的溫度、壓力下密度不同，因而（ér）測量質（zhì）量流量時要溫（wēn）壓補償 ；對於飽和蒸汽，其溫度與密度有一一對應關係，一般（bān）隻需進行壓力補償即可。
2 測量原理及對比（bǐ）分析
選擇蒸汽（qì）流量測量儀表應考慮 5 個主要因素，即被測（cè）流體特（tè）性、安裝條（tiáo）件、環境（jìng）條件、儀（yí）表性能（néng）及維護需求。此外，在實際工程（chéng）應用中，儀（yí）表的選擇還應綜合考（kǎo）慮以下問題 ：
（1）測量（liàng）目的 ：如商貿結算和儲運測量對準確度要求較高，而（ér）過程控製（zhì）連續（xù）監測一般要求有良好的可靠性及重複性（精密度）；
（2）壓力損失 ：尤其（qí）是對於大口徑管路測量，壓力損失（shī）會直接（jiē）影響能量消耗。
通過上述分析（xī）不難（nán）得出，蒸汽流量（liàng）測量采用（yòng）孔板流量（liàng）計或煙氣（qì）流量計較為理想。
孔板流（liú）量（liàng）計是依據在已知有關（guān）參數的條件下（xià），根據流動連續性原（yuán）理（lǐ）和伯努利方程可以推導出差壓與流量之間的關係而求得流量。它具有如下優點 ：①應用*為廣泛，全部單相流體均可使用 ；②結構易於複製，簡單（dān）、牢固、性能穩定可靠，價格低廉 ；③檢測件（特別是標準型（xíng））為全**通用，並得到（dào）了（le）國（guó）際標準化組織和國際計量組織的認可 ；④無需個別校（xiào）準即可投用 ；⑤同原理儀表擴展類型廣泛，可替換性強。但其測（cè）量（liàng）同（tóng）樣具有一定局限性 ：①由於眾多因素的（de）影響錯綜複雜，精確度難於大幅度提高 ；②受限於流（liú）量係數與雷諾數，一般儀表量程比 3 ∶ 1 ～ 4 ∶ 1 ；③有較長的直管段長度要求 ；④壓力損失大 ；⑤長期使用精度難以保證，需要定期維護、檢修維護量大（dà）。
煙氣（qì）流量計是利用卡曼渦街原理，即流體在管道中經過（guò）渦街流量變送器時，在（zài）三角柱的旋渦發生體（tǐ）後（hòu）上下交替產（chǎn）生正比於流速的（de）兩列旋渦，旋渦的釋放頻率（lǜ）與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋（xuán）渦發生體特征寬度有（yǒu）關。它具有（yǒu）如下優點 ：①適用流（liú）體種類多，液、氣、蒸汽及部分混相流皆可應用 ；②在一定（dìng）雷（léi）諾數範圍內，輸（shū）出信號不（bú）受（shòu）流體物性及組份影響，可在一種典（diǎn）型介質中校準，用於各種介質 ；③結構簡單牢固、無可動部件，安裝方（fāng）便，運（yùn）維可靠 ；④準（zhǔn）確度較高，無零點漂移，量程比較（jiào）大（10 ：1 或 20 ：1 更大）；⑤壓損小（約為（wéi）孔板流量（liàng）計的 1/2~1/4），具（jù）有一定節能意義（yì） ；⑥性價比較高。但其測量也（yě）具有一定局（jú）限性 ：①不適（shì）於低雷諾係數測量 ；②管道內流速分布應為充分發展流，被測管道上、下遊直管段條件要求較為苛刻 ；③儀（yí）表係（xì）數較低，口徑（jìng）越大越低，適用於中、小口徑測量 ；④不適用於振動（dòng）大或脈動流工況。
3 常見誤差分析
常見誤差（chà）來（lái）源主要分（fèn）為以下幾點。
（1）參數調整（zhěng）或量程選擇有誤
如儀（yí）表量程小（xiǎo）於實際參數，不（bú）僅無（wú）法正常（cháng）量，且長時間（jiān）故障（zhàng）運行可能會導致儀表無（wú）法恢複的（de）機械損傷 ；若儀表（biǎo）量（liàng）程遠大於實際參數（shù），測量結果無（wú）法滿（mǎn）足精度要求--故合理（lǐ）選（xuǎn）擇儀表量程是精準測量的基礎。
推薦量（liàng）程選擇 ：*大流量不（bú）超過滿刻度的 95% ；正常流量為滿刻（kè）度的 70% ～ 85% ；*小（xiǎo）流量不小於滿刻度的 30%。此外，DCS 側量程需與儀表量程保持一致。
（2）儀表不具備溫壓補償功（gōng）能
煙氣流量計與（yǔ）測量介（jiè）質無關是指其體積流量不受溫度、壓力變化影（yǐng）響，但如需計量被測介質的質量或標準狀態（tài）下（xià）體積，就需判別蒸（zhēng）汽狀態並測量實時壓力、溫度等熱工狀（zhuàng）態參數，即在蒸汽工況偏離設（shè）計工（gōng）況時，將蒸（zhēng）汽（qì）的密度對測（cè）量結果的（de）影響予以修正 ；如儀表不具備溫壓補（bǔ）償功能，數據處理不當將引入不必要的誤差。
（3）安裝條件不滿足儀（yí）表要求
流（liú）體特性直接影響（xiǎng）測量結果，而流體特性很大程度上受安裝條件影響。安（ān）裝條件考慮因素（sù）有（yǒu）儀（yí）表的流動方向（xiàng），上下遊管道狀況，閥（fá）門位置，防護（hù）性輔助設備，非定長流（如脈動流）情況，電氣幹（gàn）擾和維護空間等。參見“DL/T 5182-2004”，孔板流量計直管段要求--上遊 ：5 ～ 80 倍工藝管道直（zhí）徑，下遊 ：2 ～ 8 倍（bèi）工（gōng）藝管道直徑 ；煙氣流量計直管段要求--上遊 ：15~50 倍工藝管道直徑（如有束流導直器時，上遊直段長度 12D），下遊（yóu） ：5 倍工藝管道直徑。
（4）安裝不當或儀表工藝粗糙
儀表安裝需保證測量管道與工藝管道同軸，安裝法蘭墊子時要注意不要凸出管內徑 ；安裝時（shí）還應盡可能的減小因被測介質脈動引起的內部震動（dòng）及因動力引起的外部震動。
（5）蒸汽相變產生的附（fù）加誤差
隨著工（gōng）況（壓力、溫度等）的變化，過熱蒸汽可能會因熱量損失從過熱狀態進入飽和狀態（tài），此時如仍按過熱蒸（zhēng）汽（qì）規律進行密度計算將會帶（dài）來（lái）附加誤差。而（ér）飽和蒸汽在管道傳輸過長中，由於（yú）散熱而溫度降低，壓力下降，很（hěn）難保證蒸汽幹度，出現凝結水的密度遠大於蒸（zhēng）汽 ；同時（shí），當管道保溫良好，流動阻力損失很（hěn）大時（管道上（shàng）有（yǒu）開度（dù）很小的閥門，減壓裝置（zhì）等），飽和（hé）蒸汽很可（kě）能（néng）會由於壓力急劇降低而變成過熱蒸汽（熱力學上的（de）絕熱節流（liú）效應），上述情況都可能引起蒸汽密度變化，從而產生誤（wù）差。
4 總（zǒng）結
通過綜合對比，筆者推薦蒸汽流量測量采用孔板流量計及煙氣流量計進行測量，進而又對其適用工況及（jí）優缺點等展開（kāi）對比分析，並就常見儀表誤差進行簡要分析，旨為（wéi）更好地（dì）滿足現場實際（jì）測量需要。
管道煙氣流量計 電廠（chǎng）煙氣流量計 脫硝煙氣流量計,電（diàn）廠（chǎng）煙氣流量計 脫硝煙氣流量計,不鏽鋼煙氣（qì）流量計（jì） 靶式煙氣流量計,脫（tuō）硝煙氣流量計 測（cè）煙氣流量計,脫硝煙氣流量計 鍋爐煙氣流量計在測量飽和蒸汽中對於生產效率（lǜ）的提升 電廠煙氣流量計,管道煙氣流量計 脫硝煙氣流量計在（zài）測量蒸汽（qì）時產生誤差的來（lái）源及解決 電廠煙氣流（liú）量計,測量煙氣的（de）流量計 有（yǒu）效增加火電廠煙（yān）氣流量計使用（yòng）壽命的日（rì）常維護方法說明 管道煙氣（qì）流量計在氣田生產中使用（yòng）情況與計量問題分析 煙（yān）氣流量（liàng）計在測量飽和蒸汽中對於生產效率的（de）提升 煙氣流量計在電廠脫硝（xiāo）係統蒸汽（qì）耗量過（guò）大問題中（zhōng）的分析 工程設計中插入式煙氣流量計插入深度的選擇 淺（qiǎn）談煙氣流量計（jì）在工業行業的應用 煙氣流量計的信號組成及處（chù）理與係統實（shí）現 對煙（yān）氣流量計製造過程進行優化設計 淺析電廠煙氣流量（liàng）計（jì）在鑽井檢測係統方麵的應用 淺析高溫煙氣流量計安全係統的開發與應用 關於熱式煙氣流量計的抗幹擾與（yǔ）電磁兼容特性分析 脫硝煙氣流量計的原理選用及安裝維護與故障處（chù）理 脫硫煙氣流（liú）量計（jì）在電廠脫硝係統蒸（zhēng）汽耗量過大的問題分析 鍋爐煙氣流量計的（de）信號（hào）組成及處理與（yǔ）係統試驗分析 關於管道煙氣流（liú）量計在（zài）汽輪機改造中的應用及安裝調試 電廠煙氣流量（liàng）計的原理工作流（liú）程與運行參（cān）數及常見問題（tí）處（chù）理（lǐ） 高溫煙氣流量計 高溫煙氣流量計選型 脫（tuō）硫煙（yān）氣流量計,高溫煙氣流量（liàng）計 不鏽鋼（gāng）煙氣流量（liàng）計,測煙氣流量用什麽流量計
1 研究（jiū）背景
蒸汽，作為（wéi）火電廠*重要的二次能源之一，其流量測量對於節能降耗，降低運營成本，提高經濟效益具有重（chóng）要意義--但其測量受到諸多因素限製、影響，如介質特（tè）性、儀表選型、現場（chǎng）安裝（zhuāng）等，大大增加了測量難度。隨著生產及運維對測量（liàng）精度的要求日益提高，蒸汽流量（liàng）測量方法的選擇及誤差分析得到了越來（lái）越多的學者關注。
蒸汽分為過熱蒸汽和飽和蒸汽。飽和狀態（tài）下（xià）的（de）液體稱為飽和液體（tǐ），其對（duì）應的蒸（zhēng）汽是飽和蒸汽，但（dàn）*初隻是濕飽和蒸汽，待蒸汽中的水分完全蒸發後才是幹飽和（hé）蒸汽。蒸（zhēng）汽從不飽和到（dào）濕飽和再（zài）到幹飽和的過程溫度是不增加的，幹飽（bǎo）和之後繼續加熱則溫度會上升，成為（wéi）過熱蒸汽。蒸汽在不同的溫度、壓力下密度不同，因而（ér）測量質（zhì）量流量時要溫（wēn）壓補償 ；對於飽和蒸汽，其溫度與密度有一一對應關係，一般（bān）隻需進行壓力補償即可。
2 測量原理及對比（bǐ）分析
選擇蒸汽（qì）流量測量儀表應考慮 5 個主要因素，即被測（cè）流體特（tè）性、安裝條（tiáo）件、環境（jìng）條件、儀（yí）表性能（néng）及維護需求。此外，在實際工程（chéng）應用中，儀（yí）表的選擇還應綜合考（kǎo）慮以下問題 ：
（1）測量（liàng）目的 ：如商貿結算和儲運測量對準確度要求較高，而（ér）過程控製（zhì）連續（xù）監測一般要求有良好的可靠性及重複性（精密度）；
（2）壓力損失 ：尤其（qí）是對於大口徑管路測量，壓力損失（shī）會直接（jiē）影響能量消耗。
通過上述分析（xī）不難（nán）得出，蒸汽流量（liàng）測量采用（yòng）孔板流量（liàng）計或煙氣（qì）流量計較為理想。
孔板流（liú）量（liàng）計是依據在已知有關（guān）參數的條件下（xià），根據流動連續性原（yuán）理（lǐ）和伯努利方程可以推導出差壓與流量之間的關係而求得流量。它具有如下優點 ：①應用*為廣泛，全部單相流體均可使用 ；②結構易於複製，簡單（dān）、牢固、性能穩定可靠，價格低廉 ；③檢測件（特別是標準型（xíng））為全**通用，並得到（dào）了（le）國（guó）際標準化組織和國際計量組織的認可 ；④無需個別校（xiào）準即可投用 ；⑤同原理儀表擴展類型廣泛，可替換性強。但其測（cè）量（liàng）同（tóng）樣具有一定局限性 ：①由於眾多因素的（de）影響錯綜複雜，精確度難於大幅度提高 ；②受限於流（liú）量係數與雷諾數，一般儀表量程比 3 ∶ 1 ～ 4 ∶ 1 ；③有較長的直管段長度要求 ；④壓力損失大 ；⑤長期使用精度難以保證，需要定期維護、檢修維護量大（dà）。
煙氣（qì）流量計是利用卡曼渦街原理，即流體在管道中經過（guò）渦街流量變送器時，在（zài）三角柱的旋渦發生體（tǐ）後（hòu）上下交替產（chǎn）生正比於流速的（de）兩列旋渦，旋渦的釋放頻率（lǜ）與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋（xuán）渦發生體特征寬度有（yǒu）關。它具有（yǒu）如下優點 ：①適用流（liú）體種類多，液、氣、蒸汽及部分混相流皆可應用 ；②在一定（dìng）雷（léi）諾數範圍內，輸（shū）出信號不（bú）受（shòu）流體物性及組份影響，可在一種典（diǎn）型介質中校準，用於各種介質 ；③結構簡單牢固、無可動部件，安裝方（fāng）便，運（yùn）維可靠 ；④準（zhǔn）確度較高，無零點漂移，量程比較（jiào）大（10 ：1 或 20 ：1 更大）；⑤壓損小（約為（wéi）孔板流量（liàng）計的 1/2~1/4），具（jù）有一定節能意義（yì） ；⑥性價比較高。但其測量也（yě）具有一定局（jú）限性 ：①不適（shì）於低雷諾係數測量 ；②管道內流速分布應為充分發展流，被測管道上、下遊直管段條件要求較為苛刻 ；③儀（yí）表係（xì）數較低，口徑（jìng）越大越低，適用於中、小口徑測量 ；④不適用於振動（dòng）大或脈動流工況。
3 常見誤差分析
常見誤差（chà）來（lái）源主要分（fèn）為以下幾點。
（1）參數調整（zhěng）或量程選擇有誤
如儀（yí）表量程小（xiǎo）於實際參數，不（bú）僅無（wú）法正常（cháng）量，且長時間（jiān）故障（zhàng）運行可能會導致儀表無（wú）法恢複的（de）機械損傷 ；若儀表（biǎo）量（liàng）程遠大於實際參數（shù），測量結果無（wú）法滿（mǎn）足精度要求--故合理（lǐ）選（xuǎn）擇儀表量程是精準測量的基礎。
推薦量（liàng）程選擇 ：*大流量不（bú）超過滿刻度的 95% ；正常流量為滿刻（kè）度的 70% ～ 85% ；*小（xiǎo）流量不小於滿刻度的 30%。此外，DCS 側量程需與儀表量程保持一致。
（2）儀表不具備溫壓補償功（gōng）能
煙氣流量計與（yǔ）測量介（jiè）質無關是指其體積流量不受溫度、壓力變化影（yǐng）響，但如需計量被測介質的質量或標準狀態（tài）下（xià）體積，就需判別蒸（zhēng）汽狀態並測量實時壓力、溫度等熱工狀（zhuàng）態參數，即在蒸汽工況偏離設（shè）計工（gōng）況時，將蒸（zhēng）汽（qì）的密度對測（cè）量結果的（de）影響予以修正 ；如儀表不具備溫壓補（bǔ）償功能，數據處理不當將引入不必要的誤差。
（3）安裝條件不滿足儀（yí）表要求
流（liú）體特性直接影響（xiǎng）測量結果，而流體特性很大程度上受安裝條件影響。安（ān）裝條件考慮因素（sù）有（yǒu）儀（yí）表的流動方向（xiàng），上下遊管道狀況，閥（fá）門位置，防護（hù）性輔助設備，非定長流（如脈動流）情況，電氣幹（gàn）擾和維護空間等。參見“DL/T 5182-2004”，孔板流量計直管段要求--上遊 ：5 ～ 80 倍工藝管道直（zhí）徑，下遊 ：2 ～ 8 倍（bèi）工（gōng）藝管道直徑 ；煙氣流量計直管段要求--上遊 ：15~50 倍工藝管道直徑（如有束流導直器時，上遊直段長度 12D），下遊（yóu） ：5 倍工藝管道直徑。
（4）安裝不當或儀表工藝粗糙
儀表安裝需保證測量管道與工藝管道同軸，安裝法蘭墊子時要注意不要凸出管內徑 ；安裝時（shí）還應盡可能的減小因被測介質脈動引起的內部震動（dòng）及因動力引起的外部震動。
（5）蒸汽相變產生的附（fù）加誤差
隨著工（gōng）況（壓力、溫度等）的變化，過熱蒸汽可能會因熱量損失從過熱狀態進入飽和狀態（tài），此時如仍按過熱蒸（zhēng）汽（qì）規律進行密度計算將會帶（dài）來（lái）附加誤差。而（ér）飽和蒸汽在管道傳輸過長中，由於（yú）散熱而溫度降低，壓力下降，很（hěn）難保證蒸汽幹度，出現凝結水的密度遠大於蒸（zhēng）汽 ；同時（shí），當管道保溫良好，流動阻力損失很（hěn）大時（管道上（shàng）有（yǒu）開度（dù）很小的閥門，減壓裝置（zhì）等），飽和（hé）蒸汽很可（kě）能（néng）會由於壓力急劇降低而變成過熱蒸汽（熱力學上的（de）絕熱節流（liú）效應），上述情況都可能引起蒸汽密度變化，從而產生誤（wù）差。
4 總（zǒng）結
通過綜合對比，筆者推薦蒸汽流量測量采用孔板流量計及煙氣流量計進行測量，進而又對其適用工況及（jí）優缺點等展開（kāi）對比分析，並就常見儀表誤差進行簡要分析，旨為（wéi）更好地（dì）滿足現場實際（jì）測量需要。
上一篇：沼氣流量計的（de）原理與空氣標定及蒸汽裝置的數據對比