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蒸汽流量计量时新型除氧器对流量计影响

发布时间:2014-06-24  浏览:1103次  字号:  

存在问题
  上海的一幢88层高楼,锅炉房内装有德国ROS公司的蒸发量各为1Ot/h的4台锅炉,随锅炉带来除氧器。该除氧器加热蒸汽用1台DN80涡街流量计测量,仪表投入运行后,发现流量示值比理论值高150%~170%。
检查与分析
    锅炉的除氧器是用蒸汽将进水加热到规定温度,于是水中氧的饱和溶解度相应减小,从而达到除去水中部分氧的目的。
    国产锅炉除氧器,蒸汽是从除氧器下部引人,进水从除氧器上部引人,汽和水在除氧器内的筛板段进行热量传递和质量传递。这样的结构形式,对除氧器蒸汽流量计量毫无影响。
但是本实例中所述的除氧器却是另一种情况。该除氧器加热方法是在卧式热水箱接地底部的高度横卧一根蒸汽喷管,在喷管上密密麻麻打了很多小孔,全部蒸汽均从这些小孔中喷出同周围的水接触,完成热量传递,并带着水中的氧上升,浮出水面,达到除氧目的。其蒸汽流量计量和和加热系统如图所示。

    这种结构的除氧器对蒸汽流量计量带来严重威胁。因为蒸汽从小孔中喷出后,马上同温度较低的水接触,导致汽泡破裂,仿佛水箱底部每秒都有许多小气球在爆破。这种爆破产生的流动脉动经蒸汽管路反向传递到安装在上游的涡街流量计,使流量计示值比热平衡计算得到的理论值高150%-170%,显然,问题是严重的。后在流量计与除氧器之间加装了一台阻尼器,使汽泡破裂产生的脉动在阻尼器中得到衰减.阻尼器投入运行后,不仅流量计示值与理论计算值基本符合,而且管道振动也明显减小。为了解决安装空间问题,阻尼器结构采用管道式,如图所示。

    在设计蒸汽(气体)阻尼器时,两个气罐容积大小和限流管内径的设计是关键,因为容积太小,阻尼效果不好,而容积做大,效果好了,但体积和成本均增大。限流管的内径也如此,管径取得太大,阻尼效果不佳,而管径取得太小,阻力大,压损大。因此需合理计算。
  不仅给出了阻尼器的推荐形状,还给出了在不同流量条件下阻尼器的尺寸,如表5.1所示。该资料中计量单位为英制,表5.1中已换算成公制。

流量qs/×100m3/h

罐直径D1/mm

阻尼管直径D2/mm

长度L/mm

35

400

38

950

35~127

600

50

850

127~200

750

80

1000

讨论
(1)浴室蒸汽流量计量中也有类似情况
  大多数浴室、浴场都是采用蒸汽通入水箱直接加热的方法,蒸汽与周围的水接触产生剧烈的振动并发出强烈的噪声。蒸汽在喷嘴处的脉动经介质逆向传递到流量计,引起流量示值偏高。如果流量计选的是涡街流量计,则偏高尤为明显,特别是在蒸汽流量较小时。这与本实例中所讨论的除氧器水箱情况相似。
(2)流动脉动对涡街流量计的影响
①脉动频率的影响
   在分析流动脉动对涡街流量计影响时,脉动频率是重要参数。起决定性作用的是脉动频率与旋涡剥离频率之比值,当此比值较小时,具有近似的稳定流特性,旋涡剥离频率随流速变化,斯特罗哈尔数或校准常数不变。
  当脉动频率可与旋涡率相比,在(涡街频率)脉动频率相同(fv=fp)或一半 时,就出现旋涡剥离周期被锁定的强烈趋势,在锁定条件下,流量输出不可靠,靠,流量指示误差可高达80%。当脉动频率大大高于旋涡剥离频率时,无明显的锁定现象,但斯特罗哈尔数变化,其后果是稳定流校准数据明显偏离,达到10-1的数量级。
   关于流速脉动幅 的试验数据表明,此幅值不能超过20%。关于脉动频率的限定,在最低流速时,脉动频率应小于旋涡剥离频率的25%。
②用涡街流量计侧量脉动流流量
  采取合适的阻尼方法将脉动衰减到足够小的幅值(通常为3%),是用涡街流量计测量脉动流流量的最常用也是最有效的方法。但当经过努力脉动幅值仍高于3%,则可对测量不确定度进行估算,然后对误差进行校正。
③测量不确定度的估算
如果fv/fp<0.25而且 ,测量不确定度约1%。
如果fv比fp高得多,但无明显的锁定现象,流速脉动幅值在0.1~0.2之间,则误差可能为流量示值的10-1的数量级。
(3)为什么流量小的时候影响大
  前面关于流速脉动幅值 不能大于20%的限值,是个很重要的数量概念,它是流速脉动分量均放根值U′rms与轴向时均流速 之比。U′rms变化时,该比值也变化。在U′rms为一定值的情况下,若 较大, 可能小于20%,但若 较小,相同的U′rms值,U′rms/U就可能大于20%,进而严重影响蒸汽流量计示值。
(4)改进方法
    涡街流量计是受流动脉动伤害最严重的流量计,如果在水箱加热蒸汽流量计量系统中已经安装了涡街流量计,则可像5.3.2条的方法增设阻尼器,将脉动的幅值衰减到足够小,以基本消除其影响.如果水箱加热蒸汽流量计量系统还在设计阶段,则建议不要选用涡街流量计,而选用差压式流量计。

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