飽和蒸汽與過熱蒸汽的區(qū)別
1.1 過熱蒸汽
蒸汽是比較特殊的介質(zhì),一般情況下所說的蒸汽是指過熱蒸汽。過熱蒸汽是常見的動力能源,常用來帶動汽輪機旋轉(zhuǎn),進而帶動發(fā)電機或離心式壓縮機工作。過熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱升溫獲得。其中絕不含液滴或液霧,屬于實際氣體。過熱蒸汽的溫度與壓力參數(shù)是兩個獨立參數(shù),其密度應(yīng)由這兩個參數(shù)決定。
過熱蒸汽在經(jīng)過長距離輸送后,隨著工況(如溫度、壓力)的變化,特別是在過熱度不高的情況下,會因為熱量損失溫度降低而使其從過熱狀態(tài)進入飽和或過飽和狀態(tài),轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽或帶有水滴的過飽和蒸汽。飽和蒸汽突然大幅度減壓,液體出現(xiàn)絕熱膨脹時也會
為飽和蒸汽或帶有水滴的過飽和蒸汽。飽和蒸汽突然大幅度減壓,液體出現(xiàn)絕熱膨脹時也會轉(zhuǎn)變成為過熱蒸汽,這樣就形成汽液兩相流介質(zhì)。
1.2 飽和蒸汽
未經(jīng)過熱處理的蒸汽稱為飽和蒸汽。它是無色、無味、不能燃燒又無腐蝕性的氣體。飽和蒸汽具有如下特點。
(1)飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對應(yīng),二者之間只有一個獨立變量。
(2)飽和蒸汽容易凝結(jié),在傳輸過程中如有熱量損失,蒸汽中便有液滴或液霧形成,并導(dǎo)致溫度與壓力的降低。含有液滴或液霧的蒸汽稱為濕蒸汽。嚴(yán)格來說,飽和蒸汽或多或少都含有液滴或液霧的雙相流體,所以,不同狀態(tài)下不能用同一氣體狀態(tài)方程式來描述。飽和蒸汽中液滴或液霧的含量反映了蒸汽的質(zhì)量,一般用干度這一參數(shù)來表示。蒸汽的干度是指單位體積飽和蒸汽中干蒸汽所占的百分?jǐn)?shù),以“x”表示。
(3)準(zhǔn)確計量飽和蒸汽流量比較困難,因為飽和蒸汽的干度難以保證,一般流量計都不能準(zhǔn)確檢測雙相流體的流量,蒸汽壓力波動將引起蒸汽密度的變化,流量計示值產(chǎn)生附加誤差。所以在蒸汽計量中,必須設(shè)法保持測量點處蒸汽的干度以滿足要求,必要時還應(yīng)采取補償措施,實現(xiàn)準(zhǔn)確的測量。
2 測量的分析
目前使用流量儀表測量蒸汽流量,測量介質(zhì)都是指單相的過熱蒸汽或飽和蒸汽。對于相流經(jīng)常變化的蒸汽,肯定會存在測量不準(zhǔn)確的問題。這個問題的解決方法是保持蒸汽的過熱度,盡量減少蒸汽的含水量,例如加強蒸汽管道的保溫措施,減少蒸汽的壓力損失等,以提高測量的準(zhǔn)確度。然而這些方法并不能徹底解決蒸汽流量測量不準(zhǔn)確的問題,解決這一問題的根本辦法是開發(fā)一種可測兩相流動介質(zhì)的流量儀表。
用于檢測氣體流量的流量計種類很多,以速度式和容積流量計應(yīng)用最普遍,它們的共同特點是只能連續(xù)測定工況下的體積流量,而體積流量又是狀態(tài)的函數(shù),工作狀態(tài)下的體積流量不能確切的表示實際流量,工程上一般都以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量或質(zhì)量流量表示。所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積是0℃、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的氣體體積或20℃、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的體積。以質(zhì)量流量為計量單位的情況,目前應(yīng)用不多。采用刻度氣體流量計時,選定氣體正常溫度、壓力為設(shè)計條件,將設(shè)計狀態(tài)下的體積流量折算為標(biāo)準(zhǔn)體積流量或質(zhì)量流量,其折算系數(shù)中含有氣體密度的因素,當(dāng)氣體介質(zhì)的工作狀態(tài)偏離設(shè)計狀態(tài),流量示值將產(chǎn)生誤差。此外氣體介質(zhì)的組成、含量或溫度的變化,對流量測量也產(chǎn)生影響,所以蒸汽流量的測量更需要采取補償措施,并且因蒸汽的狀態(tài)變化補償因素也比較復(fù)雜。
過熱蒸汽的密度由蒸汽的溫度、壓力兩個參數(shù)決定,而且在參數(shù)的不同范圍內(nèi),密度的表達形式也不相同,無法用同一通式表示,所以不能獲得統(tǒng)一的密度計算公式,只能個別推導(dǎo)求得溫度、壓力補償公式。在溫度、壓力波動范圍較大的場合,除進行溫度、壓力補償外,還需要考慮對氣體膨脹系數(shù)ε的補償。
無論采用何種流量計檢測飽和蒸汽的流量,在蒸汽壓力波動的條件下工作,必須采取壓力補償措施,這是因為在流量方程中,都含有蒸汽密度的因素,工作條件與設(shè)計條件不一致時,讀數(shù)會產(chǎn)生誤差,誤差的大小和工作壓力與設(shè)計壓力偏差的大小有關(guān),P實>P設(shè)將出現(xiàn)負(fù)誤差,否則將出現(xiàn)正誤差。蒸汽的干度條件是關(guān)系到能否準(zhǔn)確計量蒸汽流量的重要條件,目前正在研制在線蒸汽干度檢測儀表,待干度儀表應(yīng)用于蒸汽流量計量與補償系統(tǒng),必將進一步提高計量的準(zhǔn)確性。目前應(yīng)采取以下三項措施:
(1)輸送蒸汽的管路必須有良好的保溫措施防止熱量損失。
(2)在蒸汽管路上要逐段疏水,在管道的最低處及儀表前的管道上應(yīng)設(shè)置疏水器,及時排出冷凝水。
(3)鍋爐操作中應(yīng)避免出現(xiàn)汽包液位過高現(xiàn)象,盡量減少負(fù)荷出現(xiàn)大的波動。