一、现象
中石化某分公司去生活区蒸汽分表之和只是总表的60%,其余40%的蒸汽到哪里去了?各分表前疏水采集称重也没那么多。
二、分析与诊断
(1)系统的组成
提问者所说的系统包括1台总表和4台分表。总表为孔板流量计,流体为过热蒸汽;4台分表中2台是孔板流量计,另2台是涡街流量计,流体均为湿饱和蒸汽。
令提问者不解的是分表示值之和加上分表之前的疏水量,还是比总表示值小很多,几台表又查不出毛病。
(2)差量分析
①该公司是中石化系统老厂,技术力量雄厚,仪表系统设计、安装规范,所以假定5套流量计均不存在低级错误。
②总表工作条件比较优越,因为流体为过热蒸汽,所以总表的测量准确度可信。
③4套分表均工作在饱和蒸汽的工况条件下,从原理分析各台表均偏低。
(3)湿蒸汽中的水对涡街流量计的影响
湿蒸汽中的水在蒸汽中存在的形式有两种:一种是以小水滴的形式均匀地悬浮在蒸汽中,犹如大气中的迷雾;另一种是在水平管道底部作分层流动,蒸汽流速快,凝结水流速慢。
湿蒸汽中的水对涡街流量计的影响可用文献中推导出的公式来分析,该公式如式所示:
式中: Rv——湿蒸汽干部分体积流量与湿蒸汽总体积流量之比;
ρs ——饱和蒸汽干部分密度,kg/m³;
ρL ——饱和水密度,kg/m³;
X——湿蒸汽的干度。
例如:湿饱和蒸汽压力为1.1MPa(绝压)、X=90%时,ρs=5.6808kg/m³ρL=882.47kg/m³,将X、ρs和ρL值代入式得Rv=99.93%。即虽然水与湿蒸汽的质量比达10%,但在总体积中占的比值仅有0.07%。在工程上,0.07%的比例可忽略,因此可以说涡街流量计的输出频率全由汽相部分做的贡献。
由此可见,用涡街流量计来测量湿饱和蒸汽,如果测量任务是湿蒸汽的质量流量,那么仪表少计是必然的。
(4)湿蒸汽中的水对孔板流量计的影响
从式所示的差压式流量计的基本关系式可知,如果水在汽相中的存在形式是均匀分布,蒸汽从临界饱和状态变成湿饱和蒸汽后,相同质量流量的湿蒸汽通过差压装置,由于密度ρ增大,所产生的差压值成反比减小,但此差压经变送器转换成电信号,再送入流量演算器计算质量流量时,流体密度仍按临界饱和状态处理,所以计算得到的质量流量仍然是负偏差。由于差压测量不确定度对质量流量不确定度影响的表达式中,灵敏系数为1/2,所以质量流量偏低值只为流体密度偏高值的1/2。
当水在蒸汽中的存在形式为分层流动时,水一般从孔板的疏水孔中流到孔板下游,如果疏水孔被堵,水也从孔板的开孔中流到下游,两种情况都是流量测量结果出现负偏差。
由此可见,用孔板流量计来测量湿饱和蒸汽,如果测量任务是湿蒸汽的全部质量流量,那么仪表少计也是必然的。
三、诊断分析结论
本实例中,分表示值之和与总表示值之间的量差,除了分表之前的疏水之外,其余部分主要是由分表少计引发的。
各分表之前的管道上安装的疏水器,只能将水平管道底部分层流动的水疏掉,无法将悬浮在气相中的小水滴疏掉,而且分层流动的水疏掉之后,湿饱和蒸汽在管道中从疏水器安装处流到流量计安装处,管道内还会继续生成凝结水,这就引发了分表的少计。
四、流量计少计数量的测定
流量计对蒸汽的质量流量进行计量,其准确度可用测定凝结水总量的方法验证。
如果流经流量计的蒸汽全部变成凝结水,而且不存在外泄,这时蒸汽若为过热状态或临界饱和状态,凝结水总量应与流量计所计总量相等。蒸汽若带水,则凝结水总量与流量计所计总量的差值即为流量计少计的量