蒸汽的测量和调节上课讲义.ppt
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1、蒸汽的测量和调节2、蒸汽测量的现状、蒸汽测量的现状 2.1、蒸汽流量测量的特点、蒸汽流量测量的特点 2.2、蒸汽流量测量的原理、蒸汽流量测量的原理 2.3、可用于测量蒸汽的流量计、可用于测量蒸汽的流量计 2.4、几种蒸汽流量计及其新发展几种蒸汽流量计及其新发展 2.5、目前存在的问题以及改进方法、目前存在的问题以及改进方法2、蒸汽测量的现状蒸汽测量的现状 水通常以液水通常以液态态存在,在一定的存在,在一定的压压力下加力下加热热就会就会变变成蒸成蒸汽,汽,这时这时的蒸汽的蒸汽为饱为饱和蒸汽。在某一状和蒸汽。在某一状态态下的下的饱饱和蒸汽和蒸汽压压力和温度有一力和温度有一对应对应关系,温度升高关系
2、,温度升高对应对应的的饱饱和蒸汽和蒸汽压压力也力也将升高,反之亦然,将升高,反之亦然,饱饱和蒸汽的密度与和蒸汽的密度与压压力力(或温度或温度)一一一一对应对应;当;当压压力一定力一定时时,加,加热热蒸汽使之温度蒸汽使之温度继续继续升高,升高,则这则这时时的蒸汽就的蒸汽就变变成了成了过热过热蒸汽,蒸汽,过热过热蒸汽的密度与蒸汽的密度与压压力和温力和温度有关,度有关,锅锅炉炉产产生的生的饱饱和蒸汽通常含有一定的水分和蒸汽通常含有一定的水分颗颗粒,粒,因此叫做湿因此叫做湿饱饱和蒸汽,而不是干和蒸汽,而不是干饱饱和蒸汽。和蒸汽。2.1、蒸汽流量测量的特点、蒸汽流量测量的特点 过热过热蒸汽、蒸汽、饱饱和
3、蒸汽、湿和蒸汽、湿饱饱和蒸汽,以及湿和蒸汽,以及湿饱饱和蒸汽和蒸汽的湿度,的湿度,这这些些对对准确准确测测量蒸汽的量蒸汽的质质量非常重要。量非常重要。测测量要求量要求为为精度、精度、稳稳定性、量程比、定性、量程比、压压力力损损失特失特性及信息可性及信息可传递传递性。性。测测量内容量内容为质为质量瞬量瞬时时流量、流量、质质量累量累积积量、量、热热量瞬量瞬时时流量、流量、热热量累量累积积量、差量、差压压、压压力、温度。力、温度。2.1、蒸汽流量测量的特点、蒸汽流量测量的特点 蒸蒸汽汽质质量量流流量量的的测测量量是是通通过过测测量量节节流流元元件件不不同同部部位位引引出出的的压压差差或或通通过过测测
4、量量蒸蒸汽汽的的流流速速,以以及及间间接接求求得得蒸蒸汽汽密密度度来来实实现现的的。蒸蒸汽汽的的热热流流量量测测量量是是以以蒸蒸汽汽质质量量流流量量测测量量为为基基础础的的,质质量量流流量量乘乘以以蒸蒸汽汽热热焓焓而而得得到到的的。蒸蒸汽汽的的密密度度(热热焓焓)通通过过测测量量蒸蒸汽汽的的温温度度和和或或压压力力,通通过过一一定定数数学学公公式式计计算算求求得得,也也可可通通过过自自动动查查表表求求得得,后后一一种种方方法法精精确确度度较较高高。蒸蒸汽汽湿湿度度的的测测量目前量目前还还不不现实现实,只能估,只能估计计。2.2、蒸汽流量测量的原理、蒸汽流量测量的原理按流量按流量计计原理及原理及
5、结结构可分构可分为为:差差压压式流量式流量计计-孔板、孔板、喷喷嘴等嘴等、均速管流量均速管流量计计(阿阿纽纽巴巴Annubar)Annubar)、弯管流量弯管流量计计、分流旋翼式。分流旋翼式。流体振流体振动动式流量式流量计计-涡涡街流量街流量计计、旋旋涡进动涡进动式式流量流量计计、射流流量射流流量计计。按一次按一次检测仪检测仪表与流量二次表与流量二次仪仪表是否一体可分表是否一体可分为为:一体型一体型和和分离型。分离型。2.3、可用于测量蒸汽的流量计、可用于测量蒸汽的流量计 (1)(1)、节节流式流量流式流量计计 差差压压型流量型流量计计一般是由一般是由节节流装置、流装置、变变送器送器这这两部分
6、两部分组组成,成,节节流装置流装置常常见见的有孔板、的有孔板、喷喷咀等。咀等。节节流装置的作用是使流流装置的作用是使流经经的液体收的液体收缩缩且在其上、且在其上、下游下游产产生差生差压压,根据伯努利能量守恒定律和,根据伯努利能量守恒定律和连续连续性方程可以得出。性方程可以得出。近年来国内市近年来国内市场场出出现现了差了差压发压发生体和智能差生体和智能差压压流量流量变变送器一体化的送器一体化的产产品。它是将品。它是将变变送器直接与送器直接与节节流装置流装置(如孔板、如孔板、喷喷咀、均速管等咀、均速管等)装配在装配在一起,不一起,不仅仅省略了省略了现场现场布引布引压压管管线线工程,改善工程,改善动
7、态动态特性,减少特性,减少维护维护工作工作和故障率,降低初置和故障率,降低初置费费用,而且智能型的差用,而且智能型的差压压流量流量变变送器能即送器能即时计时计算各算各工况下的介工况下的介质质参数,使流量得到及参数,使流量得到及时补偿时补偿,从而提高了,从而提高了测测量精度,量精度,扩扩大大了了测测量范量范围围,通常范,通常范围围度可达度可达8 8:1 1,精度达,精度达1 10 0,这这是是传统传统流量所不流量所不能达到的。能达到的。2.4、几种蒸汽流量计及其新发展、几种蒸汽流量计及其新发展 (2 2)、涡涡街流量街流量计计 涡涡街流量街流量计计是振是振荡荡型流量型流量仪仪表的典型代表,它是在
8、流体表的典型代表,它是在流体前前进进方向上放置一方向上放置一线线形物体,液体在形物体,液体在该该物体后方形成两列物体后方形成两列规规则则的非的非对对称旋称旋涡涡列,旋列,旋涡涡列的列的频频率与流速成一定比例,通率与流速成一定比例,通过过测测量量频频率而达到率而达到对对流体体流体体积积的的测测量。量。这这种种测测量方法的特点是管道内无可量方法的特点是管道内无可动动部件。部件。读读数重复数重复性好,可靠性高,使用寿命性好,可靠性高,使用寿命长长,线线性性测测量范量范围宽围宽 (气体气体约为约为3030:1 1,液体,液体约为约为1010:1)1),几乎不受温度、,几乎不受温度、压压力、密度、粘度力
9、、密度、粘度等等变变化的影响,化的影响,压压力力损损失小,精度高失小,精度高(约为约为0 05 5),其工作,其工作温度可达温度可达-40-+400-40-+400,工作,工作压压力可力可选选30MPa30MPa以上以上。2.4、几种蒸汽流量计及其新发展、几种蒸汽流量计及其新发展 在在许许多多领领域,流速的不域,流速的不稳稳定性和定性和压压力的波力的波动动性及机械性及机械震震动导动导致了信噪比下降,影响了致了信噪比下降,影响了涡涡街流量街流量计计的使用效果。的使用效果。为为此,人此,人们们做了大量工作做了大量工作试图试图改善改善这这种流量种流量计计的抗干的抗干扰扰性能,性能,如增如增强强钝钝体
10、硬度和使用微体硬度和使用微处处理器控制的自适理器控制的自适应应低通低通滤滤波方法波方法来改善流量来改善流量计计的信噪比,并采用了自适的信噪比,并采用了自适应应低低频频信号截止信号截止辩识辩识器,使流量器,使流量计计的可靠性得到明的可靠性得到明显显改善;研究工作条件改善;研究工作条件对对旋旋涡涡脱落的影响,采脱落的影响,采用信号用信号处处理和交流理和交流辩识辩识技技术术来提高流量来提高流量计计的精度;从的精度;从优优化化钝钝体几何体几何结结构和构和传传感器安装位置的角度,研感器安装位置的角度,研究了提高信号究了提高信号质质量,量,频频率率稳稳定性和流量定性和流量计线计线性度的方法。性度的方法。这
11、这些工作都有力地促些工作都有力地促进进了了涡涡街流量街流量计计的广泛使用。的广泛使用。2.4、几种蒸汽流量计及其新发展、几种蒸汽流量计及其新发展 (3 3)、均速管流量均速管流量计计 (阿阿纽纽巴流量巴流量计计Annubar Flowing Meter)Annubar Flowing Meter)均速管流量均速管流量计计也叫阿也叫阿纽纽巴流量巴流量计计,它是依据,它是依据毕毕托管托管测测量原量原理而理而设计设计制造的,由制造的,由压压差差变变送器送器测测量流体的全量流体的全压压和静和静压压,然,然后推后推导导出流体流量。出流体流量。它安装它安装简简便、便、压损压损少、无泄露、精度高,是替代孔板
12、少、无泄露、精度高,是替代孔板的理想的理想选择选择,尤其在大口径、高,尤其在大口径、高压压、高温的、高温的场场合。合。2.4、几种蒸汽流量计及其新发展、几种蒸汽流量计及其新发展 (4)(4)、弯管流量弯管流量计计 弯管流量弯管流量计计是一种离心式流量是一种离心式流量计计,它利用弯,它利用弯头头中流体在中流体在离心力作用下离心力作用下发发生流向偏生流向偏转时转时造成的管壁内外造成的管壁内外侧侧静静压压与流体流与流体流动动速度之速度之间间的关系来的关系来测测流量。流量。弯管流量弯管流量计实际计实际上就是一种差上就是一种差压压式流量式流量计计,具有如下特,具有如下特点:点:1)1)、结结构构简单简单
13、,加工安装容易,投,加工安装容易,投资资少,少,维护费维护费用低用低。2)2)、不需要另外增加液体管路的阻力件,而且其管内没有任何附加不需要另外增加液体管路的阻力件,而且其管内没有任何附加阻力件,可以大大减少阻力件,可以大大减少压压力力损损失,具有明失,具有明显显的的节节能效益能效益。3)3)、其内无任何可其内无任何可动动部件,部件,对对介介质质工作条件的工作条件的变变化,具有化,具有较较强强的适的适应应性性。4)4)、有很好的有很好的压压差重复性差重复性(0(02 2)。5)5)、直接使用精度直接使用精度较较低,若低,若经过单经过单独核定精度可达到独核定精度可达到0 05 5-1-10 0。
14、2.4、几种蒸汽流量计及其新发展、几种蒸汽流量计及其新发展 (5 5)、变变面面积积式流量式流量计计 它与常它与常见见的差的差压压流量流量计计如孔板式流量如孔板式流量计计相似,不同的是相似,不同的是它的流量截面是它的流量截面是变变化的。其工作原理化的。其工作原理为为:随着:随着圆锥圆锥一次元件的一次元件的移移动动,流体通,流体通过圆环过圆环面面积连续变积连续变化,中心定位的化,中心定位的圆锥圆锥随着随着压缩压缩弹弹簧的阻力簧的阻力变变化沿化沿轴轴向自向自动动移移动动,产产生不同的生不同的压压差。差。该压该压差通差通过过流量流量计计上的上的压压差探差探测测孔与孔与变变送器相送器相连连,依据伯努利
15、原理,推,依据伯努利原理,推导导出瞬出瞬时时流量。流量。它的独特它的独特设计设计,使其具有,使其具有优优越的越的调节调节比比(100(100:1)1)、高精、高精确度确度(1(1左右左右)、非常、非常紧紧凑的安装、上下游需要的直管段凑的安装、上下游需要的直管段较较短、短、碟片碟片设计设计安装安装简简便。便。这这是一种很有前途的流量是一种很有前途的流量计计,在蒸汽流量,在蒸汽流量测测量中必将会得到大量使用。量中必将会得到大量使用。2.4、几种蒸汽流量计及其新发展、几种蒸汽流量计及其新发展 (6 6)、超声波流量超声波流量计计 超声波流量超声波流量计计具有不与被具有不与被测测介介质质接触,不影响流
16、体流接触,不影响流体流动动的特点,因而代表着流量的特点,因而代表着流量测测量的方向,然而它的不耐高温却限量的方向,然而它的不耐高温却限制了在蒸汽制了在蒸汽测测量量领领域的域的应应用。不用。不过过随着技随着技术术的的发发展,用于展,用于测测量量蒸汽只是蒸汽只是迟迟早的事,近年来国外已有用于蒸汽早的事,近年来国外已有用于蒸汽测测量的超声流量量的超声流量计计,可,可测测高达高达480480的的过热过热蒸汽。蒸汽。2.4、几种蒸汽流量计及其新发展、几种蒸汽流量计及其新发展 (1)(1)、大部分企大部分企业对业对蒸汽蒸汽计计量量处处于分散状于分散状态态,各用汽点,各用汽点单单独独计计量,然后由量,然后由
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