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流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的應(yīng)用
蒸汽是使用廣泛的載熱工質(zhì),，是重要的二次能源,，其廣泛應(yīng)用于電力,、冶煉、鋼鐵,、汽車,、紡織印染、化纖,、食品,、醫(yī)藥等領(lǐng)域,。作為各行業(yè)的重要能源，蒸汽流量的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)節(jié)省能源提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等方面有著重要的意義,。
蒸汽受溫度和壓力變化影響分為飽和蒸汽和過熱蒸汽,，其流量的測(cè)量受蒸汽密度影響比較大，故在測(cè)量蒸汽流量時(shí)需要進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償（飽和蒸汽可對(duì)溫度或壓力進(jìn)行單一補(bǔ)償）,。
目前,，用于蒸汽流量測(cè)量的流量?jī)x表主要有渦街流量計(jì)和差壓式流量計(jì)。由于差壓式流量計(jì)壓損大,、維護(hù)量大,、精度等級(jí)低等逐漸被用戶淘汰，相比較而言用渦街流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量?jī)?yōu)勢(shì)明顯,。
飽和蒸汽計(jì)量系統(tǒng)
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),。
飽和蒸汽計(jì)量系統(tǒng)有如下特點(diǎn) ：
①飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對(duì)應(yīng)，二者之間只有一個(gè)獨(dú)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，并導(dǎo)致溫度與壓力的降低,。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,。
③準(zhǔn)確計(jì)量飽和蒸汽流量比較困難，因?yàn)轱柡驼羝母啥入y以保證,，一般流量計(jì)都不能準(zhǔn)確檢測(cè)雙相流體的流量,，蒸汽壓力波動(dòng)將引起蒸汽密度的變化，流量計(jì)示值產(chǎn)生附加誤差,。所以在蒸汽計(jì)量中,，必須設(shè)法保持測(cè)量點(diǎn)處蒸汽的干度以滿足要求，必要時(shí)還應(yīng)采取補(bǔ)償措施,，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量,。
飽和蒸汽計(jì)量系統(tǒng)安裝示意圖
飽和蒸汽計(jì)量系統(tǒng)安裝示意圖一（壓力溫度雙補(bǔ)償）
飽和蒸汽計(jì)量系統(tǒng)安裝示意圖一（壓力補(bǔ)償）
渦街流量計(jì)+溫度傳感器+壓力傳感器 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖
過熱蒸汽計(jì)量系統(tǒng)
過熱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(dòng)力能源,，常用來帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn),，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或離心式壓縮機(jī)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(shí)際氣體。過熱蒸汽的溫度與壓力參數(shù)是兩個(gè)獨(dú)立參數(shù),，其密度應(yīng)由這兩個(gè)參數(shù)決定,。可由過熱蒸汽密度表查得,。過熱蒸汽在經(jīng)過長(zhǎng)距離輸送后,，隨著工況(如溫度、壓力等)的變化,，特別是在過熱度不高的情況下,，會(huì)因?yàn)闊崃繐p失溫度降低而使其從過熱狀態(tài)進(jìn)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(shí)也會(huì)轉(zhuǎn)變成為過熱蒸汽，這樣就形成汽液兩相流介質(zhì),。
過熱蒸汽計(jì)量系統(tǒng)安裝示意圖
過熱蒸汽計(jì)量系統(tǒng)安裝示意圖一（孔板流量計(jì)+溫度壓力補(bǔ)償型）
過熱蒸汽計(jì)量系統(tǒng)安裝示意圖一（高溫渦街流量計(jì)+溫度壓力補(bǔ)償型）
測(cè)量的分析
目前使用流量?jī)x表測(cè)量蒸汽流量,，測(cè)量介質(zhì)都是指單相的過熱蒸汽或飽和蒸汽。對(duì)于相流經(jīng)常變化的蒸汽,，肯定會(huì)存在測(cè)量不準(zhǔn)確的問題,。這個(gè)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(qiáng)蒸汽管道的保溫措施,，減少蒸汽的壓力損失等，以提高蒸汽測(cè)量的準(zhǔn)確度,。然而這些方法并不能*解決蒸汽流量測(cè)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(cè)兩相流動(dòng)介質(zhì)的流量?jī)x表。
當(dāng)蒸汽的工作狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)狀態(tài),，流量示值將產(chǎn)生誤差,。對(duì)流量測(cè)量也產(chǎn)生影響,，所以蒸汽流量的測(cè)量需要采取補(bǔ)償措施,，并且因蒸汽的狀態(tài)變化補(bǔ)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(gè)參數(shù)決定,，而且在參數(shù)的不同范圍內(nèi)，密度的表達(dá)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(jì)算公式,，只能個(gè)別推導(dǎo)求得溫度、壓力補(bǔ)償公式,。在溫度,、壓力波動(dòng)范圍較大的場(chǎng)合，除進(jìn)行溫度,、壓力補(bǔ)償外,，還需要考慮對(duì)氣體膨脹系數(shù)的補(bǔ)償。
無論采用何種流量計(jì)檢測(cè)飽和蒸汽的流量,，在蒸汽壓力波動(dòng)的條件下工作,，必須采取壓力補(bǔ)償措施，這是因?yàn)樵诹髁糠匠讨?，都含有蒸汽密度的因素,，工作條件與設(shè)計(jì)條件不一致時(shí)，讀數(shù)會(huì)產(chǎn)生誤差,，誤差的大小和工作壓力與設(shè)計(jì)壓力偏差的大小有關(guān),，P實(shí)>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(jì)量蒸汽流量的重要條件,，目前正在研制在線蒸汽干度檢測(cè)儀表，待干度儀表應(yīng)用于蒸汽流量計(jì)量與補(bǔ)償系統(tǒng),，必將進(jìn)一步提高計(jì)量的準(zhǔn)確性,。目前應(yīng)采取以下三項(xiàng)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,，在管道的低處及儀表前的管道上應(yīng)設(shè)置疏水器,，及時(shí)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(dòng),。
飽和蒸汽流量?jī)x表的選型對(duì)比
目前，工業(yè)用流量?jī)x表種類多達(dá)60余種,，主要有渦街流量計(jì),、差壓式(孔板、均速管,、彎管)流量計(jì),、分流旋翼式流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì),、浮子式流量計(jì)等,。而歷*還沒有一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量?jī)x表,，任何流量?jī)x表都有它特定的適用性,，也有其局限性。如果流量?jī)x表選擇不當(dāng),，流量肯定測(cè)量不準(zhǔn),。但流量測(cè)量是一種復(fù)雜的技術(shù)，而流量?jī)x表種類繁多,，即使針對(duì)某一確定的應(yīng)用,，選擇一款合適的流量?jī)x表也就變成一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，需要在做出終選擇之前仔細(xì)而深入地考慮和權(quán)衡許多與測(cè)量問題有關(guān)的因素,。因此,，儀表的正確選型是儀表正常使用的關(guān)鍵，實(shí)際應(yīng)用中,，太多的故障是由于儀表的選型不合理造成的,，詳細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的工況條件及介質(zhì)參數(shù)，選擇合適的壓力,，溫度,，防護(hù)，防爆等級(jí)及材質(zhì),，結(jié)構(gòu)方式,，以保證儀表能運(yùn)行狀態(tài)。
蒸汽計(jì)量在選擇流量?jī)x表時(shí)應(yīng)考慮5個(gè)主要因素：測(cè)量方法,、性能要求和儀表規(guī)范,、被測(cè)流體特性、環(huán)境條件,、經(jīng)濟(jì)條件(購(gòu)置費(fèi)用,、安裝費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用,、校驗(yàn)費(fèi)用,、維護(hù)費(fèi)用)。在我們的實(shí)際工作中,，無論工礦企業(yè)上是用于生產(chǎn)的集中供熱工作中,，使用多的是孔板式(噴嘴式)流量計(jì)和渦街流量計(jì)，在此以這兩種流量計(jì)為例加以比較說明：
差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)是由安裝于管道中的流量檢測(cè)件(即產(chǎn)生差壓裝置,，簡(jiǎn)稱一次儀表)產(chǎn)生的差壓,，已知的流體條件和一次儀表與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的儀表，由差壓裝置,、引壓管和差壓計(jì)三部分組成,。這種以孔板流量計(jì)為代表的差壓式流量計(jì)應(yīng)用歷史悠久,、標(biāo)準(zhǔn)化程度高,，應(yīng)用十分普遍,，可不必實(shí)流標(biāo)定、差壓顯示儀表的標(biāo)準(zhǔn)化以及系列化和通用化程度高,、理論精度高,、應(yīng)用范圍廣和適應(yīng)性強(qiáng)、初始投資費(fèi)用低,。但經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用,，發(fā)現(xiàn)孔板流量計(jì)也存在不足：
①應(yīng)用中許多因素(設(shè)計(jì)參數(shù)與工況參數(shù)不符，上游直管段長(zhǎng)度不足,，孔板和管道不同心,，孔板A面受污，銳角磨損等)對(duì)其測(cè)量精度有非常大的影響,，使其測(cè)量誤差增大,，致使度降低。特別是要經(jīng)常對(duì)差壓變松器進(jìn)行校驗(yàn),，以保證零點(diǎn)的準(zhǔn)確,，并經(jīng)常對(duì)三通閥門進(jìn)行檢查，防止發(fā)生堵塞而導(dǎo)致的計(jì)量失準(zhǔn),。
②安裝工程量大,，較為麻煩，且要求高,，需經(jīng)常維護(hù)及拆洗的工作量較大,。
③需配差壓變送器使用，增加了維護(hù)的工作量,，另需敷設(shè)導(dǎo)壓管,，且在冬季需對(duì)導(dǎo)壓管進(jìn)行保溫，不可以安裝在室外,。
④流量量程比為1∶3～1∶4范圍度低,，對(duì)小流量的測(cè)量困難，流量范圍窄,。
⑤壓力損失較大,，刻度非線性，運(yùn)行費(fèi)用高,。