流量的测量_计量方法浅析_孙显辉

2010 年全国发电厂热工自动化专业会议论文集 472 流量的测量 计量方法浅析 孙显辉 黄岛发电厂 摘 要 电力计量工作是一项基础性工作 他对电力生产的安全和经济有着十分重要的意义 在此谨以流量 的计量为例 与大家共同探讨确保流量计量准确性的几个环节 关键词 流量 测量 计量 速度式 补偿公式 检验 计量工作一直是发电厂热工专业的重要工作内容之一 这几年随着电力体制改革深入 竞价上 网的推行 发电成本将决定发电企业的生存 计量的准确性在发电成本核算中的重要性越来越突出 特别是我厂 II 期机组改造后实行对外供热 供汽 准确地测量 计量供热 供汽量将会为我厂创造 更大的经济效益 避免不必要的损失 发电厂热工测量 计量的内容很多 主要是压力 温度 流量 液位 物位等参数 下面结合 我厂的对外供热 供汽计量问题主要谈一谈流量的测量 计量 流 量 的 表 示 方 法 一 般 有 两 种 一 种 是 单 位 时 间 内 流 过 的 质 量 或 重 量 称为质量或重量流量 一种是单位时间内流过的容 积 称为容积流量 目前我们常用的测量方法大致分为容积式和速度式两类 而速度式的测量方法也是通过测量流 速而得知容积流量 常用的速度式流量测量仪表有涡轮式 电磁式 差压式等 在我厂供热 供汽 系统使用的标准孔板就是差压式的一种 速度式流量测量方法是以直接测量管道内流体流速 V 作为流量测量的依据 若测得的是管道截 面上的平均流速V 则流体的容积量 F 为管道截面积 若测得是管道上的某点流速 V 则 流体容积流量 k 为截面上的平均流速与被测点流速的比值 它与管道内流速分布有关 下图是圆管内典型的层流和紊流的速度分布 在典型的层流和紊流分布的情况下 圆管截面上流速的分布是有规律的 k 为确定值 但在阀 门前后 弯头前后等局部阻力附近 流速变得非常不规则 k 值不是一个定值 很难确定 速度型测量方式的流量仪表在抛除仪表本身精度的影响后 正确的安装方式成为准确测量的关 时公斤力时或千克 t w w t m m d d q d d q 时米 3 t v v d d q FVqv kVFqv 2010 年全国发电厂热工自动化专业会议论文集 473 键点 为了使测量时的流速分布与仪表分度时的流速分布相一致 须要在仪表安装位置前后有足够 的直管段或加装稳流器 这就是我们安装流量仪表时一般要求仪表前面至少有 10 倍直管径 后面至 少有 5 倍直管径 以使流体进入仪表前速度分布就达到典型的层流或紊流分布 如图 1 所示 因为 紊流状态流体存在径向流动 流速分布随雷诺数 Re 的增高而逐渐变平 变平的程度与管道粗糙度有 关 所以安装流量仪表的管道应尽量选择光滑管道 即 Ks D 0 004 其中 D 为管道内径 Ks 为管道 内壁的绝对粗糙度 在实际工作中 一般人都认识到利用孔板 涡街流量计 电磁流量计等仪表进行流量测量 而 往往忽视了流量的计量 因为速度型的流量测量仪表是通过测流速而得出容积流量 而我们习惯的表示方法是以质量或 重量来表示 如公斤 小时 吨 小时 所以就需要把容积量换算成质量或重量 是流体密度 在测量气体时 随压力 温度的变化而变化 当气体的压力 温度恒定时 就 是定值 可以直接换算出质量 而当工况不定 压力和温度随时变化 这时在计量气体流量时必须 引入气体的压力和温度进行计算气体的密度 也就是我们常说的进行流量的补偿计算 我厂对外供热和供汽采用的是标准孔板 差压变送器进行测量 以吨 公斤 来表示供汽量 在 设计安装流量计计量对外供汽 供水量时 并没有引入蒸汽压力 温度参数进行补偿 也未提供补 偿公式 在负荷稳定的工况下 压力 温度基本恒定 对照蒸汽密度表即可查出对应蒸汽密度 即 可计量出蒸汽流量 但是现在我厂机组深度调峰 负荷的变化引起蒸汽压力 温度变化很大 这种 工况下如果没有补偿计算 那么计量的结果是没有准确性的 由于高压蒸汽性质与理想气体差别很 大 使用理想气体补偿公式必然造成很大误差 因此须要找出一个简单而又足够准确的补偿公式 小时公斤 dt dV q mm m dPCt PK 00 50 紊流 流速比 图一 2010 年全国发电厂热工自动化专业会议论文集 474 其中 式中 tm Pm为温度 压力变化过程中的中心值 当温度 压力变化范围小时可用算术平均值作 中心值 变动范围大时可用几何平均值作为中心值 如果在整个温度 压力变化范围内用一个公式 达不到要求时 可将变化范围分成几段小范围来分别求出 Km Cm dm等常数 但这时需要增加一 个切换信号 使用这个公式时须要对在整个变化范围内进行验算 一般情况下验算的准确率为 1 时 说明在全过程中这个公式都适用 我厂应该结合机组检修 对需要测量 计量的流量参数重点检查 一遍 对缺少温度压力补偿点的选择合适的安装位置进行加装 对补偿公式重新进行检查 演算 寻找出满足我厂运行工况的补偿公式 准确的测量 计量流量还有一个重要环节 就是测量仪表的周期检定 我厂供热供汽计量使用 的标准孔板属于差压式流量计 为保证计量的准确性 还应该按照 JJG640 94 检定规程要求定期进 行检验 差压式流量计的检定是一个非常复杂的过程 概括起来有三部分 一 几何检验法 也就 是把孔板拆下来清洁干净 然后用 0 级或 1 级样板尺或千分表等对各个截面或缝隙进行测量 看是 否符合检定规程要求 二 系数检定法 就是把孔板及前后直管段及差压变送器整体装到经过容积 标定的基准体积管系统上 利用基准体积管系统来产生流体的实际流动 经过反复测量来计算出整 套系统的流量系数是否符合规程要求 三 差压变送器检验 也就是我们目前做的差压变送器的校 验 根据检定规程要求 1 用几何法检定的节流装置检定周期一般不超过 2 年 2 用系数检定的节流装置检定周期一般不超过 2 年 3 测量差压的变送器检定周期一般不超过 1 年 通过以上分析可以看出 流量仪表的正确安装 准确的计算和及时的检定这三个环节 都是准 确测量 计量流量的必要保