CN204730916U - 一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，包括蒸汽检定装置、工控机和运载车，所述的蒸汽检定装置和工控机的计量控制器相连接，蒸汽检定装置和工控机安装在运载车上。与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型具有结构简单、设计合理、安装方便、科学实用等特点，由于本实用新型的蒸汽检定装置装配在运载车上，实现了移动式热量表检定，可以深入社区和现场普及开展热量表和热水表的检定工作；本实用新型的工控机将温度、压力、差压、频率、重量等测量信号和来自工控机的阀门开闭等控制信号，并通过按键便可启动或停止对阀门的控制；由于本实用新型采用储热式换热器，解决了冷却水量要求过大，检定能力受限等问题。

Description

一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置

技术领域

本实用新型涉及蒸汽的热量测量和质量流量计检定技术领域，特别涉及一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置。

背景技术

蒸汽具有容易产生、便于输送、无毒、无味等特点，是人工合成的一种二次能源，也是一种贵重的载热工质，其所携带的热量在石油、化工、冶金、电力等行业生产中是决定配比、传热等工艺过程产品质量的重要因素，也是供暖、供热的主要手段，在工农业生产和日常生活中几乎象电一样不可缺少，特别还是推动蒸汽轮机的唯一动力，蒸汽轮机是电站发电、自备电厂发电、船舰螺旋桨驱动的骨干设备，而蒸汽干度直接决定这种蒸汽轮机的工作安全，一旦蒸汽带水将导致蒸汽轮机损坏；其流速、密度和热焓又直接影响蒸汽轮机的效率，据有关文章指出，“我国锅炉的效率与发达国家并无差别都是98%，但发电量仅为32%，而先进国家已达42%”。因此热量计量广泛涉及产品质量、生产安全、能源效率和成本核算与贸易结算。

蒸汽热量与质量流量鉴定装置因蒸汽为气液两相流，温度高、压力高、载热量大的一种可压缩流体，并且存在状态变化和干度等问题，使热量计量比电量计量复杂很多而成为世界性难题。到目前为止仍没有能够合理的测量蒸汽热量的产品问世，也没有检定工厂蒸汽热量的设备出现。因为现在的冷凝称重检定能力非常有限，普遍用气体代替蒸汽检定。目前除了烟台国家蒸汽检定站外，其余所有的检定几乎都是用空气代替蒸汽进行检定，空气与蒸汽物理性能相差甚远，根本不能反映蒸汽的状态变化、密度、干度、热焓等物理特性，所以现在的检定并不合理。同时，也不能进行现场检定，现有设备效率低，对蒸汽不能检定热量，对热量表检定标准化滞后，检定和维修脱节。这一系列的问题均亟待解决。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便、测量精确、实现移动式热量表检定，可以深入社区和现场普及开展热量表和热水表检定工作的大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，包括蒸汽检定装置、工控机和运载车，所述的蒸汽检定装置和工控机的计量控制器相连接，蒸汽检定装置和工控机安装在运载车上。

所述的蒸汽检定装置由储水箱、排水泵、换热器和称量装置组成，所述的储水箱通过排水泵和柱塞阀二与换热器顶部的入口相连通，换热器底部的入口通过入口电磁阀和管道与称量装置相连通，称量装置通过出口电磁阀和管道与储水箱相连通；所述的入口电磁阀和出口电磁阀均与计量控制器相连接控制。

所述的称量装置由称重罐和电子称组成，称重罐安装在电子称上，电子称与计量控制器相连接控制。

所述的换热器顶部的入口通过柱塞阀一和电动调节阀与金属软管相连通，电动调节阀与计量控制器相连接控制。

所述的金属软管上设有体积流量计，体积流量计与计量控制器相连接控制。

所述的金属软管端部还设有快速接头。

所述的储水箱侧面设有注水阀和排泄阀，注水阀和排泄阀通过计量控制器连接控制。

所述的换热器底部设有冷凝水出口，冷凝水出口正下方为储水箱。

所述的储水箱内部竖直设有多个支杆，支杆顶部与换热器底部相连接。

所述的换热器为储热式换热器。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型具有结构简单、设计合理、安装方便、科学实用等特点，由于本实用新型的蒸汽检定装置装配在运载车上，实现了移动式热量表检定，可以深入社区和现场普及开展热量表和热水表的检定工作；本实用新型的工控机将温度、压力、差压、频率、重量等测量信号和来自工控机的阀门开闭等控制信号，并通过按键便可启动或停止对阀门的控制；由于本实用新型采用储热式换热器，解决了冷却水量要求过大，检定能力受限等问题，进而本实用新型适合大范围的推广和应用。

附图说明

图1 是本实用新型的结构图。

1—计量控制器  2—储水箱  3—排水泵  4—换热器  5—称重罐  6—电子称  7—金属软管  8—快速接头  9—体积流量计  10—柱塞阀二  11—柱塞阀一  12—电动调节阀  13—入口电磁阀  14—出口电磁阀  15—注水阀  16—排泄阀  17—冷凝水出口  18—支杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步说明：

如图1所示，本实用新型一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，包括蒸汽检定装置、工控机和运载车，所述的蒸汽检定装置和工控机的计量控制器1相连接，蒸汽检定装置和工控机安装在运载车上；所述的蒸汽检定装置由储水箱2、排水泵3、换热器4和称量装置组成，所述的储水箱2通过排水泵3和柱塞阀二10与换热器4顶部的入口相连通，换热器4底部的入口通过入口电磁阀13和管道与称量装置相连通，称量装置通过出口电磁阀14和管道与储水箱2相连通；所述的入口电磁阀13和出口电磁阀14均与计量控制器1相连接控制；所述的称量装置由称重罐5和电子称6组成，称重罐5安装在电子称6上，电子称6与计量控制器1相连接控制；所述的换热器4顶部的入口通过柱塞阀一11和电动调节阀12与金属软管7相连通，电动调节阀12与计量控制器1相连接控制；所述的金属软管7上设有体积流量计9，体积流量计9与计量控制器1相连接控制；所述的金属软管7端部还设有快速接头8；所述的储水箱2侧面设有注水阀15和排泄阀16，注水阀15和排泄阀16通过计量控制器1连接控制；所述的换热器4底部设有冷凝水出口17，冷凝水出口17正下方为储水箱2；所述的储水箱2内部竖直设有多个支杆18，支杆18顶部与换热器4底部相连接；所述的换热器4为储热式换热器。

使用本实用新型时，所有的设备均装配在运载车上实现移动，将本实用新型运送到被校流量计附近，在流量计附近，通过金属软管7、快速接头8和阀门控制将通过蒸汽流量计的流量串联引到本装置的流量入口，蒸汽通过体积流量计9和柱塞阀一11与电动调节阀12进入换热器4，通过换热器4蒸汽便被冷凝为水，该冷凝水的重量在计量控制器1的控制下被电子称6称重，根据换热器4原理，按冷凝需要配置合适的储热材料装入换热器4壳程，再利用金属软管7和快速接头8将蒸汽串联引入到仪器蒸汽入口，经直管段和体积流量计9进入换热器4管程入口，管程出口通过入口电磁阀13控制连接到与称重罐5顶部入口，称重罐5底部安装电子称6，电子称6的重量信号和被校流量计的流量、温度、压力信号与体积流量计9的流量信号均被计量控制器1采集，计量控制器1实现信号采集和数据处理，并对入口电磁阀13和出口电磁阀14、电动调节阀12进行自动控制与调节，柱塞阀一11实现蒸汽流量的人工调节，柱塞阀二10实现热回收切换，计量控制器1采集信号后，一方面根据称重信号计算标准质量流量同时根据数学模型计算蒸汽的标准热量；另一方面根据不同的被校流量计原理计算被校流量计的质量流量和热量，从而确定被校流量计的质量流量与热量误差，完成检定任务。

本实用新型通过称重和运用IAPWS-IF97公式，实现移动式热量表检定，可以深入社区和现场普及开展热量表和热水表的检定工作；在计量控制器1控制下便可获得称重罐的始末重量W₀、W₁，从而计算质量流量G：

                                 （1）

式中，S是称重时间（秒）。

体积流量测量：在获得质量流量后，要计算密度，可通过体积流量计（体积流量计）测量体积流量。其流量计算式为：

                                            （2）

式中，Q是体积流量，f是输出信号频率，K是仪表系数。

因为K在一定的雷诺数范围内与密度无关为一常数可通过标定确定，因此通过测量f便可计算Q。

因为：

                                             （3）

于是

                                            （4）

式中，N是称重时间S内，计控器累加的脉冲数。

所以记录N和S通过（4）便可计算体积流量Q

（二）本实用新型通过以下计算方法实现密度、干度、热焓和热量参数的计算，并将计算结果输出到人机界面。

将（4）代入（1）有：

                                        （5）

再将（5）代入整理便得干度：

                                     （6）

式中，W、K、N分别是称重量、仪表系数和脉冲数。

将（6）代入热焓计算式，便得热焓：

                                    （7）

因此热量：

                                           （8）

本实用新型采用自开发应用软件，因为工控机结构紧凑，具有防震、防水和触摸屏等性能，更适合车载安装，将工控机直接安排在控制柜面板上。温度、压力、差压、频率、重量等测量信号和来自工控机的阀门开闭等控制信号，都引到控制柜后端子排，经端子排转接送达工控机模块或由模块送到现场。应用软件安装到工控机的硬盘内，通过按键便可启动或停止软件运行，所有测量参数和控制信息都在工控机的显示屏上进行显示。

本实用新型的储热式换热器可以解决冷却水量要求过大，检定能力受限问题。该技术采用一种石蜡的复合材料，以固态形式装入换热器壳程，受热后变为液态通过溶解吸收蒸汽的热量。由于该材料可溶解，所以有很强的吸热能力并没有很大的体积和温度变化。根据不同的换热需要可以配置不同比例和用量的复合材料，因此可以满足不同的热负荷要求。换热后仍以液态存留在换热器管程内，当换热器壳程有冷水流过时，该材料又凝固为固态，从而放出热量将冷水加热，便起到热回收作用。

本实用新型针对检定时间的控制主要包括：对蒸汽流量进行自动调节，设立储水车；限制流量。蒸汽流量自动调节，就是通过控制器软硬件设计，对蒸汽流量实现自动调节。因为自动调节比人工调节可以缩短检定点调整时间。所以可能在较短的时间内完成检定工作，从而在同样的水箱容积下提高检定能力，或在同样的检定能力下，减小水箱和汽车体积与重量，降低成本增加移动性。当现场必须严格检定上限或口径大于DN300或温度高于200℃时，设立储水车。与此同时，通过阀门控制使最大流量G_MAX≤50T/h，对此流量和19m³的水箱，意味着t≥38分，也足可满足检定时间要求。它仍是“国家烟台蒸汽站”检定能力的5倍，通过上述手段方法便可解决检定能力与移动性的矛盾。

Claims (10)

1.一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，包括蒸汽检定装置、工控机和运载车，所述的蒸汽检定装置和工控机的计量控制器相连接，蒸汽检定装置和工控机安装在运载车上。

2.根据权利要求1所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的蒸汽检定装置由储水箱、排水泵、换热器和称量装置组成，所述的储水箱通过排水泵和柱塞阀二与换热器顶部的入口相连通，换热器底部的入口通过入口电磁阀和管道与称量装置相连通，称量装置通过出口电磁阀和管道与储水箱相连通；所述的入口电磁阀和出口电磁阀均与计量控制器相连接控制。

3.根据权利要求2所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的称量装置由称重罐和电子称组成，称重罐安装在电子称上，电子称与计量控制器相连接控制。

4.根据权利要求2所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的换热器顶部的入口通过柱塞阀一和电动调节阀与金属软管相连通，电动调节阀与计量控制器相连接控制。

5.根据权利要求4所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的金属软管上设有体积流量计，体积流量计与计量控制器相连接控制。

6.根据权利要求4所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的金属软管端部还设有快速接头。

7.根据权利要求2所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的储水箱侧面设有注水阀和排泄阀，注水阀和排泄阀通过计量控制器连接控制。

8.根据权利要求2所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的换热器底部设有冷凝水出口，冷凝水出口正下方为储水箱。

9.根据权利要求2所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的储水箱内部竖直设有多个支杆，支杆顶部与换热器底部相连接。

10.根据权利要求2所述的一种大型移动式蒸汽热量与质量流量检定装置，其特征在于，所述的换热器为储热式换热器。