蒸汽流量計(jì)在蒸汽計(jì)量結(jié)算的應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)形勢的飛速發(fā)展、 市場競爭的日趨激烈， 各行各業(yè)都面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。如何提高企業(yè)的管理水平， 如何降低生產(chǎn)成本以提高生產(chǎn)效率， 成為一個(gè)企業(yè)興衰存亡的關(guān)鍵。其中， 能源消耗是所有企業(yè)生產(chǎn)成本的一項(xiàng)重要指標(biāo)， 所以正確、 合理地使用能源就成為企業(yè)管理的重要內(nèi)容。其中蒸汽是各生產(chǎn)企業(yè)的重要能源之一， 有的直接參與化學(xué)反應(yīng)， 但多數(shù)是用其熱能。所以企業(yè)在談?wù)摴?jié)能降耗一般會(huì)先想到 “蒸汽” 。
1、 測量蒸汽流量儀表的分類及選擇
目前，測量蒸汽流量的儀表主要分為渦街和差壓（孔板為主） 兩大類。蒸汽流量測量在上世紀(jì) 80 年代以前普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)， 但從流量儀表發(fā)展?fàn)顩r來看， 孔板流量計(jì)盡管其歷史悠久、 應(yīng)用范圍廣， 人們對它的研究也zui充分， 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)zui完整， 但用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)來測量蒸汽流量， 它仍存在一些不足之處： 其一， 壓力損失較大； 其二， 導(dǎo)壓管、 三組閥及連接頭容易泄漏； 其三， 量程范圍小， 一般為 3： 1， 對流量波動(dòng)較大易造成測量值偏低。而渦街流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單， 變送器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現(xiàn)象。 另外， 渦街流量計(jì)的壓力損失小， 量程范圍寬， 對飽和蒸氣測量量程比可達(dá)30： 1。 因此， 隨著渦街流量計(jì)測量技術(shù)的成熟， 渦街流量計(jì)在蒸汽流量檢測中的應(yīng)用比例逐年增大。
蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，有飽和及過熱兩種狀態(tài)。隨著工況 （如溫度、 壓力） 的變化， 過熱蒸汽經(jīng)常會(huì)轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽 （如下圖）

圖中的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)分別為 （水）蒸汽的壓力和溫度值。圖中的曲線稱作飽和曲線。曲線上的點(diǎn)為飽和狀態(tài)的蒸汽參數(shù)值，飽和曲線以上部分為過熱蒸汽， 以下部分為液態(tài)水。
由上圖可以看出飽和蒸汽的溫度和壓力值是一一對應(yīng)的，即當(dāng)飽和蒸汽的溫度或壓力有其中一值確定，另一值也就可以確定了。 例如： 150℃的飽和蒸汽對應(yīng)的壓力值為0.476MPa。絕壓為 0.6Mpa的飽和蒸汽對應(yīng)的溫度為 158.94℃。而過熱蒸汽的溫度和壓力并不一一對應(yīng)， 在圖中是在飽和曲線以上的區(qū)域。例如： 150℃的蒸汽當(dāng)其壓力值大于 0.476Mpa 時(shí)，就稱其為過熱蒸汽， 只是過熱度不同。壓力值等于 0.476MPa 時(shí)， 稱為飽和蒸汽。
2、 蒸汽流量計(jì)量中的溫度壓力補(bǔ)償
目前， 我國對蒸汽的計(jì)量記錄及結(jié)算值的單位基本上是質(zhì)量流量， 即噸或公斤。而蒸汽流量計(jì)測量值均是體積流量， 即立方米。這就需要實(shí)時(shí)采集蒸汽的溫度和壓力， 在積算儀或計(jì)算機(jī)中計(jì)算出密度進(jìn)行補(bǔ)償。飽和蒸汽的溫度和壓力值是一一對應(yīng)的， 因而單獨(dú)通過測壓力或測溫度都可以對飽和蒸汽進(jìn)行密度補(bǔ)償。而過熱蒸汽的溫度和壓力并不一一對應(yīng)， 過熱蒸汽的密度補(bǔ)償必須同時(shí)測其壓力和溫度。以測量過熱蒸汽為例， 使用渦街流量計(jì)時(shí)應(yīng)安裝壓力變送器和溫度傳感器采集壓力和溫度進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算（如下圖） 。

另外， 干蒸汽在長距離輸送過程中， 會(huì)因熱量損失而出現(xiàn)部分凝結(jié)， 導(dǎo)致蒸汽干度降低， 變成濕蒸汽。 蒸汽的溫壓狀態(tài)在飽和曲線以下區(qū)域時(shí)我們就不能稱其為蒸汽而是水了。 飽和蒸汽實(shí)際上是水分子由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的臨界值， 飽和蒸汽由于溫度或壓力的改變部分氣態(tài)水分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)， 即蒸汽中攜帶了部分的水時(shí)就稱其為 “濕蒸汽” ， *氣態(tài)水分子稱為 “干蒸汽” 。（1）濕蒸汽就屬性而言是兩相流體， 但在濕度不高的情況下， 可將其當(dāng)作單相流體， 并用一般的流量計(jì)進(jìn)行測量。
（2） 蒸汽嚴(yán)重帶水， 將使渦街流量計(jì)出現(xiàn) “漏脈沖”現(xiàn)象， 更嚴(yán)重時(shí)， 渦街流量計(jì)會(huì)*沒有脈沖輸出。
（3） 對于蒸汽嚴(yán)重帶水影響渦街流量計(jì)正常測量的情況， 常用的處理方法是在渦街流量計(jì)上游的適當(dāng)位置充分疏水。 合理布置疏水器， 保持蒸汽的過熱度， 使?jié)裾羝母啥缺M量提高， 能保證渦街流量計(jì)正常測量。
3、 渦街流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的優(yōu)點(diǎn)
（1） 結(jié)構(gòu)簡單而牢固， 無可動(dòng)部件， 可靠性高， 長期運(yùn)行十分可靠。
（2） 安裝簡單， 維護(hù)十分方便。 不像差壓式流量計(jì)那樣再另裝導(dǎo)壓管和固定支架， 即節(jié)省了安裝費(fèi)用， 又減少了故障點(diǎn)， 還不用采取保溫措施。
（3） 檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì)， 性能穩(wěn)定， 壽命長 （針對于內(nèi)藏式） 。
（4） 輸出是與流量成正比的脈沖信號， 無零點(diǎn)漂移，精度高。也可根據(jù)需要使其輸出 （4~20） MA 信號。
（5） 測量范圍寬， 量程比可達(dá) 1： 10 或更高。這一點(diǎn)對一些用汽很不平衡的用戶的蒸汽計(jì)量很有作用。
（6 ） 壓力損失較小， 運(yùn)行費(fèi)用低， 具有一定的節(jié)能意義。
4、 渦街流量計(jì)測量蒸汽的局限性分析
（1）對直管段的要求較高， 一般起碼要求前直管段在 15D 左右， 后直管段在 5D 左右。
（2 ） 蒸汽的水擊容易造成探頭及旋渦發(fā)生體的損傷。
（3 ） 不適合安裝在管線振動(dòng)較大或干擾較強(qiáng)的地方。
（4） 所測介質(zhì)溫度不能過高， zui高不能高于 400 度。
（5） 現(xiàn)在大管徑的流量表穩(wěn)定性欠佳 （大于DN250MM）
渦街流量計(jì)在使用后克服了孔板流量計(jì)的諸多不足， 對飽和蒸汽的測量更準(zhǔn)確、 更穩(wěn)定，維護(hù)方便。但值得注意的是，由于孔板測量技術(shù)發(fā)展成熟， 有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)作支持， 本身結(jié)構(gòu)簡單、 造價(jià)低， 耐高溫性能和抗振性能好，所以對于大中型管道，如DN200mm 以上管道， 多是采用孔板差壓式流量計(jì)， 尤其是高壓過熱蒸汽， 全部是采用孔板差壓式流量計(jì)。對于中小管道， 渦街流量計(jì)使用數(shù)量越來越多。另外由于高溫及振動(dòng)對渦街傳感器的正確使用十分不利， 除采取必要的耐溫、 減振措施外， 在實(shí)際使用時(shí)， 應(yīng)盡量安裝于振動(dòng)小通風(fēng)好的位置。如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)干擾的虛假信號， 應(yīng)停止運(yùn)行并檢查原因予以排除。另外， 測量飽和蒸汽的流體流速不得低于 5m／s， 否則， 流量計(jì)量值偏低。除上述以外， 還應(yīng)注意蒸汽計(jì)量儀表的定期檢修。由于其長期處在高溫、 高壓的水蒸汽環(huán)境中， 很容易造成表件損壞、銹蝕、 雜質(zhì)阻塞等， 因此需要經(jīng)常維護(hù)和定期檢修。