1.蒸汽系統(tǒng)概況
虹橋國際機場鍋爐房有兩臺德國進口的10噸低壓燃油鍋爐,蒸汽壓力為0.84-0.95MPa,蒸汽溫度約180℃,主要用于機場候機樓、食品公司、辦公樓、餐廳、招待所等用戶的冬季采暖及日常生活用汽。
2.蒸汽流量計的選型
蒸汽是比較特殊的介質(zhì),隨著工況(如溫度、壓力)的變化,過熱蒸汽經(jīng)常會轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽,形成汽液兩相流介質(zhì)。對于狀態(tài)經(jīng)常變化的蒸汽,其流量計量須要選用一種合適的流量計
1)公司用汽特點及應解決的問題
①夏季小流量用汽計量問題
當管道中的流體雷諾數(shù)低于某一數(shù)值時需有相應的修正系數(shù),修正值應做成幾段折線,予以修正以提高精度。
②負荷變化大的問題
蒸汽全年用量不穩(wěn)定,變化范圍較大,因此在設(shè)備選型上對量程比應做Zhong點考慮。
③計量精度問題
由于牽涉到費用結(jié)算,因此在計量精度上應有一定的要求,精度應達到2.5%以上。
2)常見蒸汽流量計的特性對比分析
針對虹橋機場蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)的運行特點,同時為綜合考慮項目投資、施工安裝、技術(shù)認證、可靠運行、維護管理、用戶反映等多方面因素,現(xiàn)將當時常用的幾種蒸汽流量計的特性作對比分析
①孔板式流量計
工作原理:根據(jù)流體力學中節(jié)流原理設(shè)計而成。計量精度:一般經(jīng)溫度、壓力補償后可達到1.5%量程比:一般為1:5,Gao檔的為1:10。適用環(huán)境;介質(zhì)溫度可高于400℃,連續(xù)穩(wěn)定的供汽系統(tǒng),慕汽質(zhì)塭要求教高,不可有雜質(zhì)。其他特點:測量流體的壓力損失較大,安裝要求教高,孔板開孔中心與管道軸心的垂直度、孔板前后2D直管段內(nèi)壁鏜制精度等工序現(xiàn)場制作;影響準確度因素較多,小流量時計量精度較差,對于不穩(wěn)定的供汽系統(tǒng),流量容易造成堵塞;設(shè)備操作要求較高,有時會因操作不慎引起差壓計單面受壓,而需重新調(diào)整。一般該類產(chǎn)品的使用單位需配備專業(yè)技術(shù)人員。
公司曾在鍋爐房安裝過孔板式流量計,使用一年后,由于設(shè)備質(zhì)量、虹橋機場間歇供汽特點等多種原因,致使該設(shè)備無法計量準確。
②彎管式流量計
工作原理:在蒸汽管道轉(zhuǎn)彎處安裝一個特殊加工的彎管,該管道的蒸汽流量可通過彎管處的前后壁壓差來反映。計量精度:一般經(jīng)溫度、壓力補償后可達到1.5%。量程比:一般為1:3。適用環(huán)境:介質(zhì)溫度可高于600℃以下。其他特點:該類流量計不會造成流體的壓力損失;但相同流量時彎管處的壓差信號較孔板流量計小(一般信號強度為1/5-1/10),所以信號取樣要求較高,小流量時誤差很大;在安裝要求上,該類產(chǎn)品也較高,計量取樣處的彎管需特殊制作;設(shè)備操作較復雜,一般使用單位難以控制附加測量誤差。此外,由于對彎管流量計的檢定規(guī)程在當時上海地區(qū)的有關(guān)檢定部門無法操作,且其計量精度能否達到2.5%還需大量的實驗數(shù)據(jù)來證明,因此,該產(chǎn)品在當時的使用單位極少。
③渦街流量計
工作原理:根據(jù)“卡門渦街”原理研制成的一種流體桭蕩型流量儀表,其在蒸汽管道內(nèi)放置一個斷面為非流線型柱狀物體,當流體經(jīng)過該柱體時,在柱體后部兩側(cè)會產(chǎn)生兩列交錯排列的旋渦,而經(jīng)壓電晶體元件檢測出的旋渦分離頻率與流體的流量呈線形關(guān)系。計量精度:一般經(jīng)溫度、壓力補償后可達到1%。量程比:一般為1:10-1:15,Gao檔產(chǎn)品可達到1:20-1:30。適用環(huán)境:?250以下管道,溫度不超過300°℃。其他特點:測量流體的壓力損失較小;適用范圍廣,影響準確度因素較少;由于檢測傳感器不直接接觸流體,因此對流體的品質(zhì)要求相對較低,可用于各種流體的流量測定,且能實現(xiàn)在線維修;技術(shù)較成熟,應用較廣泛,安裝維護較簡便,且無可動部件,壓力損失較小,運行費用低。該產(chǎn)品已在消東機場、大眾汽車公司、通用汽車公司等多家單位使用,有較好的口碑。經(jīng)過對比分析,同時結(jié)合虹橋國際機場供汽系統(tǒng)的運行特點,選取了LUGB系列渦街流量計。
3.蒸汽流量計安裝點的選擇
蒸汽流量計安裝位置的確定是該項目實施的-個重要環(huán)節(jié),蒸汽系統(tǒng)的流量計安裝點基本都是靠近供汽端附近,原因如下:
①從整個蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)圖來看,六路總管與各服務(wù)單位基本為一一對應關(guān)系。因此,具備了在供汽端附近安裝蒸汽流量計的條件。而對于公安樓、安檢樓、醫(yī)療急救中心可在熱交換器后另行安裝流量計作為三家用汽分推的依據(jù)。對于浴室和快餐廳這一總管,由于用戶點距鍋爐房較近,可對快餐廳、浴室單獨安裝一個蒸汽流量計。對于港園酒家和招待所這一總管,考慮到現(xiàn)場因素,因此僅對港園餐廳用汽點單獨安裝一個流量計,此外在該路總管上再安裝一個流量計。
②作為蒸汽收費結(jié)算的依據(jù),流量計需能長期、穩(wěn)定、可靠運作,因此對其的維護管理工作至關(guān)重要,一且設(shè)備發(fā)生故障,須立即進行維修以減少損失。如安裝在各用戶點,則不便于日常維護。
③從設(shè)備選型角度看,由于各用戶段離鍋爐房較遠,沿途蒸汽的溫度、壓力勢必有損耗(此參數(shù)將直接影響到設(shè)備選型),用戶端目前又無壓力表、溫度表測量,因此流量計適合安裝在供汽端。
④從計算機集中管理的角度看,流量計安裝在用戶端則需通過機場的電話井來數(shù)設(shè)長距離的通訊線,明線或橋架的形式直接引人鍋爐房集中控制點,而安裝在鍋爐房內(nèi)距離較短,實施較方便。
目前,蒸汽流量計量系統(tǒng)使用至今已有7年時間,出現(xiàn)過不同的流量計故障。我們經(jīng)過不斷的研究和摸索,總結(jié)了一些解決故障的措施和經(jīng)驗,分述如下
1)安裝位置不對引起指示長期不準。主要是傳感器前面的直管段長度不夠,影響測量精度,使測量數(shù)據(jù)長期不準。如除氧器安裝后一直計量不準確,經(jīng)反復核査,發(fā)現(xiàn)除氧器傳感器(管徑DN50)前面直管段明顯不足,傳感器是安裝在閥門后面,距離只有1.2m,而按照安裝要求,傳感器應安裝在閥后35DN,因此,我們對安裝位置作了重新調(diào)整,把傳感器移至閥后2m處。調(diào)整后計量準確度有了明顯的提髙。
2)二次儀表故障導致計量不準或無指示。這部分故障在系統(tǒng)運行3年以后經(jīng)常發(fā)生。包括一次儀表電路板有斷線地方,量程設(shè)定有個別位顯損壞,K系數(shù)設(shè)定有個別位顯損壞等等。通過修復相應的故障,問題得以解決。
3)線路連接問題造成無指示現(xiàn)象。部分回路表面上看線路連接很好,仔細檢查,有的接頭已松動造成回路中斷,有的接頭雖連接很緊,但由于副線問題緊固螺釘卻緊固在線皮上,也使回路中斷。解決了線路問題,無指示現(xiàn)象就相應解決了。
4)夏季用汽量大幅下降后,使得指示不準。由于虹橋機場鍋爐房主要為候機樓冬季供瞹,每年11月至來年3月底,是供汽高峰,用汽量約占總供汽量的80%,而夏季,用汽量明顯下降。故蒸汽全年的實際用量不穩(wěn)定,變化范圍較大,這樣就造成原設(shè)計選型口徑過大,相當于提高了可測流量的流量下限,管道在小流量時,無法保證指示準確,在這種情況下往往只有結(jié)合參數(shù)重新整定,才能提高指示的準確度。
5)參數(shù)整定方面的原因造成指示不準或指示大范圍波動,無法讀數(shù)。參數(shù)錯誤使得二次儀表滿度頻率計算錯誤。滿度頻率相差不多則使得指示長期不準,實際滿度頻率大于計算的滿度頻率則使得指示大范圍波動,無法讀數(shù)。最終通過重新標定和相互比較確定了參數(shù),解決了這一向題。
6)由于二次儀表平軸電纜故障造成回路始終無指示。由于長期運行,再加上受到灰塵的影響,造成平軸電纜故障,通過清洗或者更換平軸電線,問題得以解決。
7)二次儀表顯示表頭線圈固定螺絲松動,造成表頭下沉,指針與表殼摩擦大,動作不靈。通過調(diào)整表頭并重新固定,問題相應解決。
8)有時由于環(huán)境濕度大,線路板受潮,造成始終無指示。通過相應的技改措施,對部分環(huán)境濕度大的傳感器重新作了把探頭部分與轉(zhuǎn)換部分分離處理,改用了分離型傳感器,改善了工作環(huán)境。現(xiàn)在這部分儀表運行良好。
9)由于現(xiàn)場振動噪聲平衡調(diào)整以及靈敏度調(diào)整不好,或者由于調(diào)整后運行一段時間之后現(xiàn)場情況的再變動,造成指示不回零或小流量時無指示。使用示波器,結(jié)合實際情況,重新調(diào)整。
10)通信電纜故障造成始終無指示或指示不準。通信電纜在穿馬路的地溝內(nèi)因有蒸汽管道烘烤,溫度很高。使用一段時間后,經(jīng)檢査發(fā)現(xiàn)外套管已嚴重變形。通過將導線換為高溫導線后,問題得到解決;同時考慮到機場的環(huán)境因素(飛機的噪聲、雷達站等)可能會對通訊信號的干擾和衰減。在的二次改造時,將電纜型號為RVP3x×0.3的電纜改為
RVVP3×0.5型的電纜。在實際工作中,我們不斷加強蒸汽流量計量系統(tǒng)的維護工作,加大日常計量工作的管理力度,長期進行分析總結(jié),渦街流量計存在的問題得以基本解決。目前這部分儀表運行良好,保證了公司蒸汽流量的計量要求。
5.小結(jié)
虹橋國際機場蒸汽流量計量系統(tǒng)經(jīng)分析比較,選用了渦街流量計作為計量儀表。渦街流量計的選型安裝、參數(shù)整定、日常維護、運行環(huán)境都影響著蒸汽流量監(jiān)測系統(tǒng)的正常運行,因此必需加強日常維護工作。由于K系數(shù)的確定在渦街的整個環(huán)節(jié)中非常重要,K系數(shù)的準確與否直接影響著回路的準確度,儀表更換零部件以及工藝管道的磨損等情況,均可能影響K系數(shù)。今后應注意使用渦街的現(xiàn)場標定方法,使用標準頻率以及便攜式超聲波流量計,測出管道中的時流量以及傳感器的脈沖輸出頻率,現(xiàn)場計算κ系數(shù);定期清洗渦街流量計的探頭;檢查接地和屏蔽情況,消除外界干擾;檢査探頭使用情況,定期作防潮處理;對儀表的數(shù)據(jù)資料的管理應引起足夠的重視,以利于日后的工作。渦街流量計由于結(jié)構(gòu)簡單,計量準確,維修方便,在虹橋國際機場蒸汽流量計量系統(tǒng)中的應用得到了充分的肯定,不僅使操作人員能及時采集到流量數(shù)據(jù)信息,更主要的是使管理人員可根據(jù)鍋爐房的產(chǎn)汽量和運行能耗,計算不同負荷下蒸汽的運行成本及鍋爐熱效率等技術(shù)參數(shù),為公司的能源審計、用能分析、節(jié)能診斷和科學管理,進而為公司控制能源成本提供可靠依據(jù)。