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蒸汽流量测量中温度和压力的补偿计算 杭州汽轮机股份有限公司 李健生 童士行 摘要：本文介绍利用孔板进行流量测量的基本原理以及在蒸汽流量测量中对蒸汽温度、压 力补偿的必要性；针对汽轮机最常用的过热蒸汽提出几种不同的补偿计算方法，并通过实例计 算分析它们对流量测量误差的影响。 关键词 ：蒸汽流量测量；温度压力补偿 1 概述 蒸汽作为重要的二次能源，在 电力、钢铁、石化、纺织、城市供热等生产、生活领域有 着广泛的应用，准确地测量蒸汽流量对生产过程的自动控制、计划管理、商务结算以及节约 能源、提高经济效益方面都有重要意义。同时，蒸汽作为旋转动力机械工业汽轮机的工质， 在能量转换过程中准确测量计算出实际蒸汽的消耗量，是分析评价汽轮机装置效率的重要手 段。蒸汽流量的测量通常采用孔板作为一次元件，其制造、安装方便；在设计蒸汽参数条件 下，蒸汽通过孔板节流产生的压差与蒸汽流量之间有准确的对应关系。但在实际过程中，由 于蒸汽温度、压力等参数条件是处于变化和波动中的，甚至远离孔板的设计工况参数，如果 不对这种偏差加以修正，直接测量计算得出的结果会与实际流量有很大的差异，所以选择一 种合适的补偿计算方法，并在后续的控制系统中实现该补偿，对蒸汽流量的正确测量是至关 重要的。 2 孔板流量计测量的基本原理 将内径为d的孔板置于同一水平线上、通流内径为D的圆形截面管道内，由于孑L板的 节流作用，流经孔板时流体的流速增加，压力下降。对于不可压缩流体一元无旋流动，如不 计阻力损失，孑L板上、下游流体同时满足柏努利方程和连续性方程： + p芋+譬p+2 (1) }‘×l=孚t46}2×v2 (2) 其中P、v1分别为孔板节流前流体压力、平均流速；P2、v2为节流后流体压力、平均 流速；P为可压缩流体的密度。如设孔板内径与管道内径之比为：口=-li“-，根据 (1)、 (2) 式可导出经孔板节流后流体的速度： 1 — — — — — 一 (PI_P2) · 1 · 流经孔板的流体质量流量为： IT 2 因此，只要测得孔板节流前后流体的压差，通过该孔板装置的流体质量流量就可计算确 定。 以上g和为不考虑管道粗糙度、流体可压缩性等实际情况的理论流量值，考虑这些因素 后，实际质量流量可表为： ‘ 寿 而 寿 手d廊 (3) 式 (3)中 为膨胀系数，是考虑到流体可压缩性所用的系数；对不可压缩流体 =1， 可压缩流体 1，孔板的占值以实验确定的数据为依据。C为流出系数，表示通过装置的 实际流量与理论流量之间的关系；对于给定安装条件下的给定一次装置，流出系数仅与雷诺 数有关，对于不同的一次装置，只要其几何相似，且流体的雷诺数相同，则 c值都是相同 的，以实验数据为依据，c值有确定的算法。定义流量系数 ，则qm=凹手 。 现以贵州鑫晟化工4．5万空分装置配套汽轮机为例，其新蒸汽流量测量孔板设计条件及 按GB／T2624—2006标准设计的流量测量孔板数据如表 1所示。 表1【 流量测量标准孔板设计数据示例 蒸汽压力 4．0NPa(g) 蒸汽温度 430℃ 蒸汽密度 13．25445 m 最大流量 189000kg／h 设计流量 154800kg／m 最小流量 70000kg／m’ 管道规格 273x12．5mill 管道材质 l5CrMo 孔板材质 1Crl8Ni9Ti 刻度流量 220000kg／m 差压上限 160o0oPa 设计差压 79216Pa 直径 比