一、存在問題
上海的一家精細(xì)化工廠，在基建階段，全廠蒸汽沒有裝儀表計(jì)量。為了加強(qiáng)能源管理，某車間增裝了蒸汽計(jì)量表。但在尚未配齊儀表計(jì)量的情況下，各分表24h計(jì)出的耗汽總量之和已比鍋爐蒸發(fā)量大15%，顯然是有問題的。
二、分析與診斷
考察該工廠耗汽量最大的一個(gè)蒸汽計(jì)量點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)鍋爐房供的是飽和蒸汽，并根據(jù)各用戶中蒸汽壓力要求值最高的一個(gè)決定鍋爐供汽壓力為1.0MPa，多數(shù)用戶在蒸汽總管進(jìn)裝置(車間)時(shí)先經(jīng)直接作用式穩(wěn)壓閥減壓。
我公司技術(shù)人員看到的一個(gè)計(jì)量點(diǎn)，耗汽量約占全廠耗汽總量的1/3，用作進(jìn)入裝置蒸汽計(jì)量的渦街流量計(jì)安裝在減壓閥后。該廠的儀表工程師原以為鍋爐供出的是飽和蒸汽，到了流量計(jì)處仍為飽和蒸汽，所以儀表設(shè)計(jì)按飽和蒸汽考慮，為了節(jié)約投資，采用溫度補(bǔ)償，即根據(jù)蒸汽溫度查飽和蒸汽密度表，得到蒸汽密度，從而省去了壓力變送器。
蒸汽減壓后，其壓力有大幅度的降低，其溫度雖然也有降低，但比減壓后的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度還是高許多，現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)如圖2.75所示。在向用戶核實(shí)了現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)所顯示的溫度、壓力參數(shù)的準(zhǔn)確性之后，我方技術(shù)人員認(rèn)為，渦街流量計(jì)安裝處的蒸汽狀態(tài)已經(jīng)不是飽和狀態(tài)而是過熱狀態(tài)。因?yàn)椴楸淼玫奖韷簽?/span>0.42MPa的飽和蒸汽，其溫度應(yīng)為153.3℃(上海地區(qū)大氣壓以101.61kPa計(jì))，而現(xiàn)在實(shí)際溫度已經(jīng)達(dá)到162.4℃。這時(shí)流量二次表按照所測(cè)量到的溫度t2=162.4℃查飽和蒸汽密度表，得P2=3.4528kg/m3，而按照t2和p2兩個(gè)測(cè)量值查過熱蒸汽密度表，得密度p2=2.6897kg/m3，所以計(jì)算結(jié)果出現(xiàn) 28.37%的誤差，即：
三、建議
①將蒸汽流量計(jì)安裝在減壓閥之前。由于上述蒸汽未經(jīng)減壓時(shí)確屬飽和蒸汽，所以將流量計(jì)安裝在減壓閥之前，按飽和蒸汽補(bǔ)償方法處理，可保證測(cè)量精確度。
②如果流量計(jì)只能安裝在減壓閥后面，則可增裝一臺(tái)壓力變送器，進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。
四、反饋的信息
用戶采納了上述第二個(gè)建議，修改了設(shè)計(jì)，使全廠各分表的計(jì)量精確度得到提高。
五、討論
飽和蒸汽經(jīng)絕熱膨脹后會(huì)進(jìn)入過熱狀態(tài)。
按熱力學(xué)原理，蒸汽節(jié)流膨脹過程是一個(gè)等焓過程，以圖2.75中的數(shù)據(jù)為例，節(jié)流膨脹之前，表壓1MPa的蒸汽，其焓值約為2779.7kJ/kg，節(jié)流膨脹后，如果仍為飽和蒸汽，則表壓0.42MPa的蒸汽，焓值約為2749.3kJ/kg，即節(jié)流前后有30.4kJ/kg的焓差。該焓差就可用于節(jié)流前蒸汽中所帶水滴的二次蒸發(fā)，查表可知，在該條件下的蒸發(fā)熱約為2102.7kJ/kg，再考慮減壓前飽和水焓值的差異(表壓1.0MPa飽和水的焓值為781.13 kJ/kg，表壓0.42MPa飽和水的焓值為646.53kJ/kg)，上述焓差可將減壓前1.54%質(zhì)量比的液態(tài)水汽化。如果減壓前蒸汽的含水量小于1.54%，則減壓到0.42MPa后就進(jìn)入過熱狀態(tài)。
利用等焓變化的原理也可以計(jì)算減壓前蒸汽的含水率。
從圖2.75所示的數(shù)據(jù)查表可知，減壓后的狀態(tài)(0.42MPa，162.4℃)對(duì)應(yīng)的焓值為2770.2kJ/kg，則用于二次蒸發(fā)的焓為2779.7 kJ/kg-2770.2 kJ/kg=9.5 kJ/kg，計(jì)算得減壓前蒸汽含水率約為0.5%。
