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在蒸汽測量中渦街流量計與孔板流量計性能比較

摘要:本文介紹了渦街流量計與孔板流量計目前的技術(shù)水平,并對兩種流量計的初步投資、安裝費用、維護費用、運行成本、長期運行精度、可互換性、量程比、可靠性、節(jié)能效果及一次元件的流量特性對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進行了綜合評價,以幫助正確選用。
1、渦街流量計與孔板流量計目前的技術(shù)水平:
渦街流量計的基本結(jié)構(gòu)由渦街發(fā)生體、檢測元件、信號處理放大電路組成,目前對=L.渦街發(fā)生體的研究己達到相當完善的程度,以三角型發(fā)生體為*佳型體,檢測元件有熱敏電阻、應(yīng)變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。信號處理部分有許多已微機化。
渦街流量計具有安裝方便(可直接在管道上安裝)、體積小、互換性強、長期運行精度高,可適用于大多數(shù)液體、氣體和蒸汽測量。目前**市場的渦街流量計的銷售額每年遞增30%左右。
目前,孔板流量計的技術(shù)發(fā)展水平仍以確定的經(jīng)驗公式為基礎(chǔ),1980年國際標準化組織將8541與8781兩個標準合并成標準IS05167(1980)。 孔板節(jié)流裝置由于結(jié)構(gòu)簡單,造價低、耐高溫、耐高壓、適用大日徑等優(yōu)點,它幾乎適用所有介質(zhì)測量,而與之配套的差壓變送器發(fā)展迅速,使其本身具有的不足得以一定的彌補。
2、渦街流量計與孔板流量計綜合性能評價
孔板流量計(簡稱孔板)由節(jié)流件取壓裝置和差壓變送器組成,導(dǎo)壓管對于易凍的場所需要有伴熱措施,一個流量測量回路靜密封點為20個左右,使用中存在如下問題: 易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場合導(dǎo)壓管需加隔離液,由伴熱或丁藝操作不穩(wěn),正、負導(dǎo)壓管隔離液液線常常不等,產(chǎn)生液柱差,使流*指示不準。
以上都會使流量系數(shù)發(fā)生變化,測量精度降低,管縮短導(dǎo)壓管把差幾變送器直接安裝在管道上,但仍有流動的死區(qū)。 渦街流量計(簡稱渦街)只有3個靜密封點,不易泄漏,沒有流動的死區(qū),不需伴熱保溫,不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響,流量系數(shù)長期不變。 但渦街在有振動場合使用時,會使流量測量不準。目前,己推出抗振型的渦街,能克服振動對流*測量不準的影響。
2.1初步投資:
渦街流量計的一般價格在1萬元/臺左右(以cp100為例),而一臺節(jié)流裝置包括差汪變送器、孔板及法蘭、導(dǎo)壓管、閥門、保溫箱或保護箱也需1.5萬,從投資上看,采用渦街仍然是合算的。
2.2安裝費用:
渦街安裝簡單,只需保證流量計前后有一定的直管段即可,孔板直線段、同心度、導(dǎo)壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費用是渦街的數(shù)倍。
2.3維護費用:
渦街除在計量上要求周期性標定外,一般不會出現(xiàn)故障,而孔板則不然,消漏,定期排污,灌隔離液,更換導(dǎo)壓管、閥門、保溫、清洗孔板等,有一定的維護量。如50套流量孔板測量回路(需保溫伴熱),每二年,保溫伴熱系統(tǒng)改造就得投入一定的維修費,這還不包括差壓變送器的更新,孔板更新費用。算下來還是孔板的維護費用高。
2.4運行成本:
2.4.1蒸氣消耗費用:
如50套流量孔板測量回路(需保溫伴熱),每個伴熱點耗汽0.02t/h,如果每年平均按2400小時計算,蒸汽費用為120噸,則每年需消耗汽費用大約為28.8萬元,每個回路每年耗費用為0.576萬元。
2.4.2能耗費用:
渦街的壓力損失比孔板小,約是孔板的1/15。因此,長期的運行對泵及風機能耗費少??装迨菧u街的巧倍,當用于氣體或蒸汽流量測量時,由于密度小,同一管徑體積流量大,壓力損失更是嚴重,耗能費更高。
2.4.3泄漏排污費:
排污費視排污次數(shù),一般為每年約20次左右,排出的污物及物料污染大氣環(huán)境,污水超標,有可能遭到環(huán)保部門的處罰。
2.4.5長期運行精度:
孔板的設(shè)計系統(tǒng)精度1.5%-2.5%,由于差壓與流量是非線性關(guān)系,當流量低于30%時,誤差增大,氣體太為嚴重,另一方面,由于使用介質(zhì)的長期磨損,銳角變鈍,使流量系數(shù)發(fā)生變化,也是影響精度的一個重要原因。
由于渦街的特殊結(jié)構(gòu),當精度經(jīng)實際確定后(約為0.5%-1%測量值),精度幾乎是不變的。
2.4.6可互換性:
同一臺渦街可測量氣體、液體及蒸汽的流量,探頭對不同口徑的流量計來說都有是通用的,電子線路板可根據(jù)不同的介質(zhì)互換,不影響整體性能??装鍎t不然,孔徑是為特定的介質(zhì)而設(shè)計的,互換性差,改變量程也比較困難,需重新計算孔板。
2.4.7量程比:
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系,則流量的量程比可達10: 1。 差壓流量計的差壓與流量成非線性關(guān)系,在小流量時測量不準,量程比只有3: l-S: 1。如果擴大量程比,必須設(shè)法提高差壓變送器的精度。
2.4.8可靠性:
現(xiàn)在的渦街流量計出比孔板流量計具有更高的可靠性。
2.4.9節(jié)能效染:
如蒸氣用量為120t/h,壓力為3.9Mpa,溫度為3000C加果用孔板測量蒸氣,造成壓力損失為0.03-0.05Mpa,如按0.03Mpa算,這塊孔板所豪耗電能為4IkW,按一年300天計,每年耗電29.5萬kW/h折算標準煤為34.2t加果采用渦街能耗僅為孔板的l/15-1/20,若以1/20計,則每年僅耗煤l噸。
2.4.10一次元件的流量特性對控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系,當它與調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)器級成一個控制系統(tǒng)時,相當于一個時滯和時間常數(shù)都小到可忽略的一個滯后環(huán)節(jié),可視為比例環(huán)節(jié),廣義對象的特性完全取決于回路中其他環(huán)節(jié),對控制系統(tǒng)幾無影響,孔板則不然,由于它的輸出與流量成線性關(guān)系,回路增益隨著流量而變化,雖然利用調(diào)節(jié)閥的流量特性來補償廣義對象的線性影響,但效果并不明顯,因此,必須引入開方器,開方器的引入雖然使廣義對象的特性不隨工作點而變化,明顯改變了調(diào)節(jié)品質(zhì),但在小流量時反應(yīng)快、靈敏、容易引起系統(tǒng),調(diào)節(jié)誤差增大。
當然孔板流量計在高溫、高壓、大口徑的工況下有渦街不可比擬的條件,但在一般的工況下渦街是比孔板有一優(yōu)越性的。
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