一、现象
上海某公司引进两台燃油自动锅炉为设施供热,由于锅炉产生饱和蒸汽,故流量计只进行压力补偿。表计配置及设计参数如图2.79所示,由于工艺专业提自控条件时确认锅炉常用操作压力为1.0MPa,所以锅炉出口流量选用DN100涡街流量计已足够。
交工验收时,需方提出蒸汽流量计有时准确有时不准确,要求做平衡测试并查找原因。测试方法是分表示值之和(总耗量)与总表示值(发汽量)平衡,发汽量与锅炉进水量平衡。
现场测试工作开始后发现该单位锅炉采用间歇运行操作法,即锅炉喷油置“手动”位置,而且开到最大,测试时锅炉单台运行,耗汽总量小于10t/h,所以锅炉自动点火后蒸汽压力几乎是等速上升。当压力升高到所设置的上限压力1.1MPa后,自动熄火停炉。于是压力近似等速下降,当压力降到0.25MPa后,锅炉自动点火开炉,如此周而复始地循环。
在平衡测试中,压力等于0.4MPa时,分表之和与总数(累积值)最多只差1%,但是压力低于0.4MPa后,分表之和与总表读数之差逐渐增大,压力为0.25MPa时,总表读数低5%。这时根据当时的运行数据计算,总表测量管内的流速已超过100m/s,又分别计算了各台分表低压运行时的流速,均未高于75m/s,显然,这一误差是由总表流量计超上限流速(80m/s)运行引起的。
向用户单位提出操作压力应不低于0.4MPa,需方不同意,理由有两个:
其一:锅炉属生活锅炉,对供汽压力要求不高,0.25MPa压力也不影响热用户使用;
其二:间歇生产有利于节能,而且点火起动压力越低,起停周期越长,对设备越有利。分析这一事件的起因,应属工艺设计者提自控条件时未想到如此低的操作压力,而运行人员却偏偏在如此低的压力条件下运行。
这一事件虽然完全不属仪表选型的责任,但给出了一个启示,即除了请提条件人员写明最大流量、常用压力、最低压力之外,还需对流量为最大、压力为最低时流过涡街流量计的流速进行校核,不得高于上限值。
二、分析
①本实例中,锅炉操作压力降低后,产汽流量计大幅度偏低,是因此时涡街流量计在超上限流速条件下运行。
②由于流体对涡街流量计旋涡发生体的推力与流速的平方成正比,所以超上限流速使用,也容易将旋涡发生体冲坏。
③其实,这样的运行方式对锅炉的寿命也不利。因为操作压力低时,汽包和炉管内介质温度也低 (0.25MPa对应139℃),操作压力高时,汽包和炉管内介质温度也高(1.1MPa对应 188℃),冷热交替变化,长此以往,材料容易产生蠕变,引发连接处泄漏等问题。
④本节所举的实例,导致涡街流量计在超上限流速条件下运行,带来后果不是将旋涡发生体冲坏,就是引起流量示值偏低。
其实,流量测量仪表超上限运行,不只在涡街流量计中存在,在差压式流量计、容积式流量计、涡轮流量计中也经常发生。其中差压式流量计因差压超上限输出被限幅,引起示值偏低。容积式流量计、涡轮流量计因旋转太快引起轴和轴承加速磨损,带来的也都是严重后果。