蒸汽流量測量技術(shù)以及方法
分析蒸汽特性入手，詳細(xì)介紹各種流量儀表的特點和適用范圍，以及測量蒸汽流量的方案。
蒸汽流量測量難度較大，其中主要原因分析如下。
1．蒸汽的特點
蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，隨著工況（如溫度、壓力）的變化，過熱蒸汽經(jīng)常會轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽，形成汽液兩相流介質(zhì)。對于相流的經(jīng)常變化的蒸汽，使用目前流量儀表測量氣流量，肯定會存在測不準(zhǔn)的問題。這個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，例如加強蒸汽管道的保溫措施，減少蒸汽的壓力損失等，以提高測量的準(zhǔn)確度。然而這些方法并不能解決蒸汽流量測不準(zhǔn)的問題，然而解決問題的根本辦法是開發(fā)一種可測兩相流動介質(zhì)的流量儀表。
2．流量儀表的選型
在選擇流量儀表時應(yīng)考慮5個主要因素：被測流體特性、工藝情況、安裝條件、維護需求以及流量儀表的特性。對蒸汽計量而言，同樣要考慮以上5個因素。這里，著重討論流量儀表的特性、安裝條件、維護需求以及選用流量儀表應(yīng)注意的幾個問題。
2.1 渦街流量計
渦街流量計是基于卡門渦街原理而成功的一種流量計，70年代以來獲得了迅速發(fā)展。是孔板流量計的替代產(chǎn)品之一。
具有以下特點：
1、結(jié)構(gòu)簡單牢固，無可動部件；
2、維護十分方便，安裝費用低；
3、測量范圍寬，量程比可達1：10
4、壓力損失較小，運行費用低；
5、應(yīng)用范圍廣，氣體、液體的流量均可測量；
但渦街流量計存在一定的局限性：
1、渦街流量計是一種速度式流量計，旋渦分離的穩(wěn)定性受流速影響，故它對直管段有一定的要求，一般是前10D、后5D；
2、測量液體時，上限流速受壓損和氣蝕現(xiàn)象限制，一般是0.5-8m/s；
3、測量氣體是，上限流速受介質(zhì)可壓縮性變化的限制，下限流速受雷諾數(shù)和傳感器靈敏度的限制，蒸汽是8-25m/s；
4、應(yīng)力式渦街流量計對振動較為敏感，故在振動較大的管道安裝流量計時，管道要有一定的減震措施；
5、應(yīng)力式渦街流量計采用壓電晶體作為檢測傳感器，故其受溫度的限制，一般為-40-+300℃。
2.2 孔板流量計
孔板流量計應(yīng)用歷史悠久，有國際標(biāo)準(zhǔn)，理論精度高，應(yīng)用十分普遍，但經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)孔板流量計有以下不足：
1、應(yīng)用中許多因素（設(shè)計參數(shù)與工況參數(shù)不符，上游直管段不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，銳角磨損等）對其測量精度有非常大的影響，使其測量誤差增大；
2、安裝較為麻煩，維護及拆洗的工作量較大；
3、流量量程比為1：3，局限性大；
4、若安裝不正確，容易發(fā)生蒸汽泄漏；
5、壓力損失較大，運行費用高。
2.3 彎管流量計
1、結(jié)構(gòu)簡單，價格低。彎管傳感器實際上是一個90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭，沒有比它結(jié)構(gòu)更簡單的流量傳感器了。隨著機械加工工業(yè)的發(fā)展和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化管理的不斷完善，用作彎管傳感器的標(biāo)準(zhǔn)機制彎頭其質(zhì)量越來越好，價格也越來越低；
2、無任何附加節(jié)流件或插入件，可大大降低流體在管道內(nèi)輸送的動力消耗，節(jié)約能源，尤其對那些大系統(tǒng)、大管徑、低壓頭的測量對象好處更加明顯。
下面舉一個簡單的例子予以說明。為維持一臺安裝在每小時數(shù)千噸流量供熱管道的孔板流量計正常運行，一個采暖季節(jié)約需多耗電數(shù)萬度，折合人民幣數(shù)萬元。這里僅考慮孔板流量計壓力損失為幾千帕，實際運行時遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個值。即便是這幾千帕的壓力損失，它所造成的附加運行費用也是不可忽視的。表1給出的數(shù)據(jù)為目前熱力管網(wǎng)用主管道流量范圍在不同的壓力損失時，孔板流量計引起的循環(huán)泵額外耗電量、電耗費用、折合標(biāo)準(zhǔn)煤量、購煤費用的單臺孔板流量計在一個取暖季節(jié)運行費用的數(shù)據(jù)，其中運行天數(shù)按120天、電價按0.35元／度、標(biāo)準(zhǔn)煤價按200元/t計算，一個流量為4000m3/h的中型熱網(wǎng)，當(dāng)孔板壓力損失為30千帕?xí)r，僅一臺孔板流量計就多耗9.6萬度電，運行費用為3.12萬元，對于流量為10000m3/h的大型熱網(wǎng)，額外耗電量達24萬度，運行費用7.8萬元。而彎管流量計是沒有附加阻力損失的，如果用彎管流量計替代孔板流量計進行計量，就可大大地減少運行費用，獲得可觀的經(jīng)濟效益；
3、彎管流量計傳感器耐磨損，對微量磨損不敏感；
4、可采用直接焊接法進行安裝，使現(xiàn)場跑冒滴漏的麻煩獲得解決；
5、適應(yīng)性強，量程范圍寬，直管段要求不嚴(yán)。只要是可以用孔板、渦街、均速管流量計來測量的管道內(nèi)流體流量都可以用彎管流量計進行測量，而且在耐高溫、耐高壓、耐沖擊、耐振動、耐潮濕、耐粉塵等方面，彎管流量計遠(yuǎn)優(yōu)于其它流量計。
如高溫、高壓、沖擊、振動，對于渦街流量計來說其使用性是十分有限的，這與其測量原理有關(guān)，實測測量結(jié)果產(chǎn)生較大的附加誤差影響了測量精度，造成測量不準(zhǔn)。所有這些問題對彎管流量計來說都不存在。
彎管流量計的量程比可達1：10，對于蒸汽，它的適用范圍為0-70m/s，可以較好地滿足蒸汽流量測量的要求。彎管流量計由于其特殊的測量原理，使其在實際應(yīng)用時對直管段的要求不嚴(yán)格，一般只要求前5D、后2D即可，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他流量測量裝置的要求；
6、彎管流量計精度高，重現(xiàn)性好，測量精度可達1.％，重現(xiàn)性精度可達0.02％，一次安裝后，不再需要重復(fù)拆裝，因此，其安裝精度也能獲得保證。
綜上所述，蒸汽流量儀表的選用是非常重要的，準(zhǔn)確測量蒸汽流量是部門都需要和普遍關(guān)心的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，提高測量水平的呼聲越來越高。因此，應(yīng)針對實際情況，做一些細(xì)致的技術(shù)工作，切實探索出一條蒸汽流量測量的成功之路。
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