一、存在問(wèn)題
上海的一家藥業(yè)公司組建全廠蒸汽計(jì)量網(wǎng)的項(xiàng)目中，遇到了一個(gè)令人費(fèi)解的故障，這個(gè)故障發(fā)生在一個(gè)測(cè)量過(guò)熱蒸汽流量的系統(tǒng)中，這個(gè)系統(tǒng)的管道連接如圖 2.22所示。
該工廠的鍋爐房除了向全廠供應(yīng)中壓過(guò)熱蒸汽外，還經(jīng)減溫減壓系統(tǒng)向全廠供應(yīng)0.4MPa(g)160℃低壓過(guò)熱蒸汽。FIQ303 就是對(duì)這路蒸汽進(jìn)行計(jì)量的儀表。
該套儀表與其他多臺(tái)分表組成的低壓蒸汽計(jì)量網(wǎng)，在投運(yùn)后的半年內(nèi)，一直運(yùn)行正常，總表示值與各分表之和也基本相符。這一情況在年度停車大檢修之后發(fā)生了變化，原來(lái)進(jìn)出平衡的計(jì)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)了負(fù)的管損，于是該工廠的能源科科長(zhǎng)對(duì)FIQ303這套流量計(jì)的準(zhǔn)確性提出異議。他的依據(jù)有兩個(gè):
①總表FIQ303 24h所計(jì)總量本來(lái)與分表所計(jì)總量之和相差無(wú)幾，但現(xiàn)在前者比后者低很多;
②鍋爐煤耗陡增，本來(lái) 1t煤可燒5 t 汽，可現(xiàn)在連 4t都不到。
顯然，F(xiàn)IQ303 現(xiàn)在嚴(yán)重偏低。
二、檢查與分析
在檢查了各臺(tái)儀表之后，發(fā)現(xiàn)各臺(tái)儀表均正常。于是請(qǐng)渦街流量計(jì)制造廠上門(mén)服務(wù)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)這臺(tái)DN350的渦街流量計(jì)有“漏脈沖”現(xiàn)象存在，在正常的流量范圍內(nèi)，記錄到數(shù)次如圖2.23所示的輸出波形。
根據(jù)制造廠的經(jīng)驗(yàn)，這種情況的存在可能是蒸汽帶水引起。
能源科工程師否定渦街流量計(jì)安裝處蒸汽帶水的可能性，理由是減溫減壓系統(tǒng)都有自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)保證其運(yùn)行參數(shù)，于是一時(shí)沒(méi)有結(jié)論。又過(guò)了一個(gè)星期，事態(tài)有了進(jìn)一步的發(fā)展。從流量演算器中的海量存儲(chǔ)器查閱到的歷史數(shù)據(jù)表明，該路流量示值逐漸減小，甚至有時(shí)減小到零，而這時(shí)，全廠生產(chǎn)照常進(jìn)行，蒸汽一點(diǎn)不少用。
進(jìn)一步的檢查焦點(diǎn)主要集中在蒸汽是否帶水方面。能源科主要強(qiáng)調(diào)減溫減壓系統(tǒng)出口處的溫度、壓力參數(shù)。經(jīng)查，減溫器出口溫度、壓力顯示正確。但是根據(jù)儀表顯示的溫度、壓力數(shù)據(jù)分析，渦街流量計(jì)安裝處的蒸汽的確已進(jìn)入飽和狀態(tài)，于是要求打開(kāi)疏水器驗(yàn)證。打開(kāi)疏水器的切斷閥(圖2.22中的V2)，大量凝結(jié)水噴出，20min 也未排完，于是真相大白。待水排盡后，流量示值也恢復(fù)正常。
至于大量凝結(jié)水是從哪里來(lái)的，隨即進(jìn)行了調(diào)查。經(jīng)查在減溫減壓器出口到流量計(jì)之間只有一根裝有閥 V1的管道與外界相通，這根管道里有水，大檢修之后，V1閥可能有泄漏，導(dǎo)致冷水入侵。
這一事情的最后處理方法是在穿越馬路前的管道最低處，增設(shè)一個(gè)疏水器，從而使流量計(jì)恢復(fù)正常測(cè)量。
三、討論
(1)蒸汽帶水原因應(yīng)冷靜分析
本實(shí)例中，渦街流量計(jì)安裝處的管道內(nèi)蒸汽是否帶水的問(wèn)題，能源科工程師的分析是有道理的。因?yàn)闇p溫減壓器出口管道上的雙金屬溫度計(jì)顯示溫度高達(dá) 160℃，而管道上的彈簧管壓力表顯示壓力為0.4MPa(G)，蒸汽的確是處于過(guò)熱狀態(tài)。從減溫減壓器到流量計(jì)安裝地點(diǎn)，距離也只有30m，蒸汽在管道內(nèi)高速流動(dòng)30m的距離只需1s左右，溫度降低值最多也就是1~2℃。
然而，這是另一類引發(fā)蒸汽帶水的問(wèn)題。人們見(jiàn)得較多的蒸汽帶水是由于蒸汽在管道內(nèi)長(zhǎng)距離輸送，管道自然散熱引起的。因此，人們的經(jīng)驗(yàn)干擾了本實(shí)例中的分析判斷。這時(shí)，利用檢測(cè)儀表提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析就變得極為重要。
(2)為什么蒸汽嚴(yán)重帶水時(shí)渦街流量計(jì)工作不正常
渦街流量計(jì)只能測(cè)量單相流的流量，而濕飽和蒸汽屬于兩相流。在蒸汽嚴(yán)重帶水時(shí)，渦 街流量計(jì)容易出現(xiàn)“漏脈沖”現(xiàn)象，甚至完全沒(méi)有輸出。
人們很早就發(fā)現(xiàn)蒸汽帶水較多時(shí)，渦街流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)“漏脈沖”現(xiàn)象。即蒸汽以較高而穩(wěn)定的流速通過(guò)旋渦發(fā)生體時(shí)，由于流體的慣性，渦街流量計(jì)的輸出脈沖在時(shí)間坐標(biāo)上的分布是近似均勻的。但在蒸汽帶水較多時(shí)，脈沖卻在某處少了一個(gè)，如圖2.23所示。嚴(yán)重的 時(shí)候，是少了很多脈沖，最嚴(yán)重的時(shí)候是完全沒(méi)有脈沖輸出，這可能同分布不均勻的體積較大的液滴撞擊在旋渦發(fā)生體上，抑制了渦列的形成有關(guān)。
