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饱和蒸汽选用蒸汽涡街流量计反转流量分析
发布日期:2017-5-15 14:32:52
饱和蒸汽选用蒸汽涡街流量计反转流量分析
1 背景 
该计量纠纷牵涉4家单位:丙供气公司、甲用气单位、乙用气单位、丁计量仪表厂家;4处地方:丙公司A处供气计量点、丙公司C处供气计量点、甲用气单位D阀门、甲乙用气单位B处用气计量分界点。 
正常情况下,A气源供气C气源不供气时,甲公司在A、B之间的用气量是主气源A处用气量减B处的用气量,而乙公司的用气量则为B处用量(如图1所示)。需要说明的是:A、B之间有一D阀,此时处于开启状态。另外一种情况则是D阀关闭,A、C气源同时供气,甲公司在A、B之间的用气量是当月主气源A处减B处的用量,再加上C气源过B处当月的供气量。亦或是A、D阀之间的用量+B、D阀之间的用量+B处C气源的反转量(如图2所示)。需要特别指出的是:B处有2套蒸汽涡街流量计计量设备(型号均为Q6500DN300),为正向安装。 
问题的关键就是如果当月伴有双气源供气,如何把甲乙用气单位的用量区别开来或计算出来。 
2 案例分析 
由于B处该蒸汽涡街流量计是国外产品,采取机械传动与数据积算仪分别设立,合并计算,这点与国内同类型产品有所不同,国内的是一体式,只能单向计量,而该产品能够双向计量。 
该流量计涉及到的数据较多。下列是气态方程式  
Vo=V×P/Po×To/T×Fz2 
式中:Vo—标准状态下的体积量(M3); 
V—工作状态下的体积量(M3);  
P—流量计压力值(KPa);  
Po—标准大气压(101.325KPa);  
To—标准状态下的绝对温度(293.15k);  
T—被测介质的温度(K);  
Fz—气体压缩因子。  
对于国内涡轮表而言,上述数据是比较标准的必备配置。但该国外仪表有5个数据有所不同: 
V机(基)—机械传动部分的体积量(M3);  
Vm—工作状态下的体积量(M3); 
Vb—标准状态下的体积量(M3); 
V反转量m—计量表反转时工作状态下的体积量(M3); 
V反转量b—计量表反转时标准状态下的体积量(M3)。 
这5者之间的相互关系是:无论正反转,Vb与Vm总是累加的,并且呈正相关关系,这点与国产表Vo与V的关系是一致的。V机则不一样,只发生正转时,V机与Vm一致,V机=Vm;当发生反转时,其反转量为V反转量m,V机将实现气量的倒计,即V机=Vm-2×V反转量m。举个例子比较容易理解,当月上中旬B处涡轮表为正转,各量关系为:Vm上中旬=V机上中旬=200万M3,下旬为反转,V反转量m下旬=80万M3,当月各量关系为:V机当月=Vm当月-2×V反转量m下旬  
V机当月=200+80-2×80=120  
Vm当月=200+80=280 
∴V反转量m=(△Vm-△V机)/2 
实际情况原本上述模型要复杂,难以确定具体的反转发生时间以及反转时间段,也就难以确定压力值。要确定V反转量b的具体结算量,这里取的是经验值,即 
V反转量b=(△Vm-△V机)/2×△Vb/△Vm 
确定了反转量的计算公式,这只是确定甲乙两家用气单位用量的第一步。在较长的一段时间里,出现了较为重大的计算错误,其错误计算方式如下: 
已知:前端A处供气△Vb(A)=1000万M3,B处的△Vb(B)=800万M3,△Vm=200万M3,△V机=150万M3。 
求:甲公司的用气量以及乙公司的用气量? 
解:甲公司用气量=△Vb(A)-△Vb(B)+V反转量b=1000-800+(200-150)/2×800/200=300万M3 
乙公司用气量=△Vb(B)-V反转量b 
=800-(200-150)/2×800/200=800-100=700万M3 
这种方式看上去毫无破绽,甲乙公司的用气总量=丙公司的供气总量,即300+700=1000万M3,乙公司的用气量=B处△Vb-V反转量b=700万M3。然而这种方式忽略了一个重要问题,甲乙公司的用气总量=丙公司的供气总量=A气源+C气源(上式只关注了A气源,忽略了C气源)。正确的计算方式应该是:  
正解:甲公司用气量=△Vb(A)-△Vb(B)+2×V反转量b=1000-800+2×(200-150)/2×800/200=400万M3 
乙公司用气量=△Vb(B)-V反转量b  
=800-(200-150)/2×800/200=800-100=700万M3 
也就是说A气源1000+C气源100=1100万M3,才是丙公司的真实供气量。这只是其中一月的结算量,如果逐月累计下去,气量也是相当惊人。 
随着问题一步步深入,新的质疑又出现了。有人提出该类型的涡轮表并非该仪表公司专用型的单反计量仪表,仪表厂家也认可了此种说法。 
厂家提出4种解决方案: 
(1)对目前使用的该类型仪表做实验,采取比较简易的实验方法来验证其先前提出的计算公式的正确性及反向计量的精度及准确性。 
(2)采用专用双向(正反)计量的蒸汽涡街流量计。但据上海公司试用此表反映,在零点漂移处,计量会有问题。而在B处,恰恰就是压力平衡点处,所以这种选择也有风险,且该表价格是目前使用的仪表的2倍,体积较大,在B处安装会有实际困难。 
(3)采用超声波流量计,其优点是计量精度高,能够准确正反计量。但它的缺点也比较明显,要求输气压力较高,目前B处的压力较低0.3MPa,不适宜安装超声波流量计。 
(4)在该处实行计量改造,沿用现有的两块仪表(Q6500DN300),将其中的一块仪表及过滤器整体反装,另外一套计量装置不变,并在两块表后分别加装单向阀,这样既能够满足调度的需要,又能够确保精确计量。这里有一个难题需要解决,流量不能超限。根据该处计量表2年的历史数据,最大流量为了4000M2/小时(标况),适行压力为0.3MPa,仪表的流量最大为6500M3/小时(工况),换算成标况为19500M3/小时;再预仨最近两年后端客户用气量以10%的速度递增,现有的表型仍然满足预期负荷。故该方案是切实可行,经济合理,相关各方均会接受的。 
对方案1存疑、曾经与厂家在常温常压下做过一次实验。选用两块检定合格的涡轮表及腰轮表,口径与流量均相同,腰轮表始终保持正向,涡轮表则正向取一组数据,反向取一组数据,然后对比分析。利用一大功率的鼓风机,对串联的涡轮及腰轮表送风,模拟管道输气,鼓风机可调节风速。实验数据如表1:
从表1、表2中可以看出的是:如果以腰轮表为基表,涡轮表正转时,其计量为正偏差,在0~3.5区间;涡轮表反转时,其计量为负偏差,其区间在0~负5.6。也就是说,根据目前的实验数据,该进口腰轮表反转时,计量偏慢。这与最初大家的设想刚好相反,也与我对涡轮表的了解和理解相去甚远,权作参考。如果要进一步的证明,应该尽可能模拟现场的各项数据及场景,来保证实验数据的权威性,有效性。
3 结论 
针对B处的特殊情况,笔者曾查阅了大量的相关文献,到目前为止,没有类似的情况记载或分析。也咨询了多家计量仪表厂家的专业人员,包括该国外进口仪表销售商的相关人员,他们也只能提供经验公式,在该产品的说明书中,并无相关情况的说明与记载。到目前为止,B处计量仍然未得到彻底的解决,虽然离真相越来越近,但由于现实情况的错综复杂,揭露真相仍需努力。套用一句中山先生的话:革命尚未成功,同志仍需努力。