摘要(yao):由于蒸汽系統(tong)溫度較高,飽和(hé)蒸汽又易變爲(wèi)氣液兩相流,相(xiàng)比之下測量難(nán)度大,甚至無法(fa)測量,因此對蒸(zhēng)汽測量系統的(de)要求就要高于(yu)其他普通介質(zhì)測量,有些計量(liàng)器具滿足不了(le)要求。各廠級間(jian)的蒸汽計量争(zhēng)議較大,從長遠(yuǎn)來看,蒸汽計量(liang)工作迫切需要(yao)提高精度。本課(kè)題讨論多參數(shù)渦街流量計 對(dui)蒸汽計量的應(ying)用。
1前言
　　蒸汽作(zuò)爲重要的二次(cì)能源，在節能降(jiang)耗領域有着很(hen)重的角色,承鋼(gāng)的能源短缺，降(jiàng)成本是重中之(zhī)重要考慮的。進(jin)行節能降耗活(huó)動,首先想到的(de)應是計量,隻有(you)準确的計量才(cái)有資格說節能(néng)了多少。随着公(gōng)司蒸汽計量網(wǎng)絡的完善，各加(jia)熱爐都進行了(le)蒸汽回收的計(jì)量。承鋼在節能(neng)減排這.-塊應重(zhong)點想到蒸汽的(de)利用,但怎麽衡(héng)量節能減排的(de)量,蒸汽計量就(jiù)尤爲顯的重要(yao)。
2蒸汽流量的測(cè)量的知識
2.1.蒸汽(qì)流量測量不準(zhun)确是的原因
2.1.1過(guò)熱蒸汽
　　蒸汽是(shì)比較特殊的介(jie)質，一般情況下(xia)所說的蒸汽是(shi)指過熱蒸汽。過(guo)熱蒸汽是由飽(bao)和蒸汽加熱升(shēng)溫獲得。其中絕(jué)不含液滴或液(yè)霧，屬于實際氣(qi)體。過熱蒸汽的(de)溫度與壓力參(can)數是兩個獨立(lì)參數，其密度應(yīng)由這兩個參數(shù)決定。
　　過熱蒸汽(qì)在經過長距離(li)輸送後,随着工(gōng)況(如溫度、壓力(li))的變化,特别是(shi)在過熱度不高(gao)的情況下，會因(yin)爲熱量損失溫(wēn)度降低而使其(qi)從過狀态進入(rù)飽和或過飽和(he)狀态，轉變成爲(wei)飽和蒸汽或帶(dai)有水滴的過飽(bǎo)和蒸汽。飽和蒸(zheng)汽突然大幅度(dù)減壓，液體出現(xiàn)絕熱膨脹時也(yě)會轉變成爲過(guo)熱蒸汽,這樣就(jiu)形成汽液兩相(xiàng)流介質。
2.1.2飽和蒸(zheng)汽
　　未經過熱處(chù)理的蒸汽稱爲(wei)飽和蒸汽。它是(shi)無色、無味不能(néng)燃燒又無[wiki]腐蝕(shi)[/wiki]性的氣體。飽和(he)蒸汽中液滴或(huo)液霧的含量反(fǎn)映了蒸汽的質(zhi)量,一般用千度(du)這一參數來表(biǎo)示。蒸汽的幹度(du)是指單位體積(ji)飽和蒸汽中幹(gan)蒸汽所占的百(bai)分數，以“x”表示。
　　準(zhun)确計量飽和蒸(zhēng)汽流量比較困(kun)難，因爲飽和蒸(zhēng)汽的幹度難以(yi)保證，一般流量(liàng)計都不能準确(què)檢測雙相流體(tǐ)的流量，蒸汽壓(ya)力波動将引起(qǐ)蒸汽密.度的變(bian)化,流量計示值(zhi)産生附加誤差(chà)。所以在蒸汽計(jì)量中，必須設法(fǎ)保持測量點處(chù)蒸汽的幹度以(yǐ)滿足要求,必要(yao)時還應采取補(bu)償措施,實現準(zhun)确的測量。
2.2測量(liang)的分析
　　目前使(shi)用流量儀表測(ce)量蒸汽流量，測(cè)量介質都是指(zhi)單相的過熱蒸(zhēng)汽或飽和蒸汽(qì)。對于相流經常(cháng)變化的蒸汽,肯(ken)定會存在測量(liàng)不正确的問題(tí)。這個問題的解(jiě)決方法是保持(chí)蒸汽的過熱度(du)，盡量減少蒸汽(qì)的含水量,例如(ru)加強蒸汽管道(dao)的保溫措施,減(jiǎn)少蒸汽的壓力(li)損失等,以提高(gao)測量的正确率(lü)。然而這些方法(fǎ)并不能徹底解(jie)決蒸汽流量測(ce)量不正确的問(wèn)題，解決這一問(wèn)題的根本辦法(fǎ)是開發-種可測(ce)兩相流動介質(zhi)的流量儀表。
　　用(yong)于檢測氣體流(liú)量的流量計種(zhong)類很多，以速度(du)式和容積流量(liàng)計應用最普遍(bian)，它們的共同特(tè)點是隻能連續(xu)測定工況下的(de)體積流量，而體(ti)積流量又是狀(zhuàng)态的函數，工作(zuo)狀态下的體積(jī)流量不能确切(qiē)的表示實際流(liu)量，工程上-般都(dōu)以标準狀态體(ti)積流量或質量(liàng)流量表示。所謂(wei)标準狀态體積(ji)是0℃、1個标準大氣(qì)壓下的氣體體(ti)積或20℃、1個标準大(da)氣壓下的體積(jī)。以質量流量爲(wei)計量單位的情(qíng)況,目前應用不(bú)多。采用刻度氣(qì)體流量計時,選(xuǎn)定氣體正常溫(wēn)度、壓力爲設計(ji)條件，将設計狀(zhuàng)态下的體積流(liu)量折算爲标準(zhun)體積流量或質(zhì)量流量，其折算(suàn)系數中含有氣(qì)體密度的因素(su)，當氣體介質的(de)工作狀态偏離(lí)設計狀态,流量(liàng)示值将産生誤(wù)差。此外氣體介(jiè)質的組成、含量(liàng)或溫度的變化(hua),對流量測量也(yě)産生影響，所以(yǐ)蒸汽流量的測(ce)量更需要采取(qu)補償措施，并且(qiě)因蒸汽的狀态(tai)變化補償因素(sù)也比較複雜。
　　過(guò)熱蒸汽的密度(du)由蒸汽的溫度(dù)、壓力兩個參數(shu)決定,而且在參(cān)數的不同範圍(wéi)内,密度的表達(dá)形式也不相同(tong),無法用同一通(tong)式表示,所以不(bú)能獲得統一的(de)密度計算公式(shi),隻能個别推導(dǎo)求得溫度、壓力(lì)補償公式。在溫(wēn)度、壓力波動範(fàn)圍較大的場合(he),除進行溫度、壓(yā)力補償外,還需(xu)要考慮對氣體(ti)膨脹系數ε的補(bǔ)償。
　　無論采用何(he)種流量計檢測(cè)飽和蒸汽的流(liu)量，在蒸汽壓力(li)波動的條件下(xià)工作，必須采取(qu)壓力補償措施(shī),這是因爲在流(liú)量方程中，都含(hán)有蒸汽密度的(de)因素,工作條件(jian)與設計條件不(bú)一緻時,讀數會(hui)産生誤差，誤差(chà)的大小和工作(zuò)壓力與設計壓(ya)力偏差的大小(xiao)有關,P實>P設将出(chū)現負誤差,否則(zé)将出現正誤差(cha)。蒸汽的幹度條(tiao)件是關系到能(neng)否準确計量蒸(zhēng)汽流量的重要(yao)條件，目前正在(zai)研制在線蒸汽(qi)幹度檢測儀表(biǎo)，待幹度儀表應(ying)用于蒸汽流量(liàng)計量與補償系(xi)統,必将進一步(bu)提高計量的準(zhǔn)确性。目前應采(cǎi)取以下三項措(cuo)施:
(1)輸送蒸汽的(de)管路必須有良(liáng)好的保溫措施(shī)防止熱量損失(shi)。
(2)在蒸汽管路上(shang)要逐段疏水,在(zài)管道的最
低處(chù)及儀表前的管(guǎn)道上應設置疏(shu)水器，及時排出(chū)冷凝水。
(3)鍋爐操(cao)作中應避免出(chū)現汽包液位過(guò)高現象,盡量減(jian)少負荷出現大(dà)的波動。
2.3流量儀(yi)表的選型
　　對于(yú)蒸汽計量在選(xuan)擇流量儀表時(shi)應考慮5個主要(yào)因素:被測流體(tǐ)特性、生産工藝(yì)情況、安裝條件(jiàn)、維護需求以及(jí)流量儀表的特(te)性。這裏,着重讨(tǎo)論流量儀表的(de)特性、安裝條件(jiàn)，維護需求以及(ji)選用流量儀表(biǎo)應注意的幾個(gè)問題。目前,測量(liang)蒸汽流量的儀(yi)表主要有 渦街(jie)流量計 、差壓式(shì)( 孔闆流量計 、均(jun1)速管、彎管)流量(liang)計、分流旋翼式(shì)流量計、 阿牛巴(bā)流量計 、浮子式(shi)流量計等。
本課(ke)題讨論多參數(shu)渦街流量計對(dui)蒸汽計量的應(yīng)用,是因爲其測(ce)量幾乎不受流(liu)體參數(溫度壓(yā)力密度黏度)變(bian)化的影響。
3渦街(jie)流量計
　　渦街流(liú)量計是基于卡(ka)門渦街原理而(er)研制成功的一(yi)種新型流量計(ji)，由于它具有其(qi)它流量計不可(kě)兼得的優點,70年(nian)代以來得到了(le)迅速發展。據介(jiè)紹,現在日本、歐(ou)美等發達國家(jia)使用渦街流量(liàng)計的比例大幅(fu)度上升,已經廣(guǎng)泛用于各個領(ling)域,将在未來流(liu)量儀表中占主(zhǔ)導地位，是孔闆(pǎn)流量計的理想(xiang)替代産品。
3.1渦街(jiē)流量計的特點(diǎn)
(1)結構簡單牢固(gu),無可動部件,長(zhǎng)期運行十分可(kě)靠;
(2)維護十分方(fang)便,安裝費用低(di);
(3)傳感器不直接(jie)接觸介質，性能(neng)穩定,壽命長;
(4)輸(shu)出是與流量成(chéng)正比的脈沖信(xìn)号,無零點漂移(yi),精度高,并方便(biàn)與計算機聯網(wǎng);
(5)測量範圍寬,量(liang)程比可達1:10;
(6)壓力(li)損失小,運行費(fèi)用低,更具節能(néng)意義;
(7)在一定的(de)雷諾數範圍内(nei),輸出信号頻率(lü)不受流體物理(li)性質和組分變(biàn)化影響，儀表系(xi)數僅與漩渦發(fā)生體的形狀和(hé)尺寸有關，測量(liang)流體的體積流(liú)量無需補償，調(diao)換配件後無需(xu)重新标定儀表(biao).的系數;
(8)應用範(fan)圍廣,氣體、液體(tǐ)的流量均可測(cè)量;
(9)檢定周期爲(wei)2-4年。
3.2渦街流量計(jì)的局限性
(1)渦街(jiē)流量計是一種(zhǒng)速度式流量計(ji),旋渦分離的穩(wěn)定性受流速影(ying)響，故它對直管(guan)段有一定.的要(yao)求,一般是前10D、後(hòu)5D;
(2)測量液體時,上(shang)限流速受壓損(sun)和氣蝕現象限(xiàn)制,一般是0.5--8m/s;
(3)測量(liàng)氣體是,上限流(liu)速受介質可壓(ya)縮性.變化的限(xian)制，下限流速受(shou)雷諾數和傳感(gǎn)器靈敏度的限(xian)制,蒸汽是8-25m/s;
(4)應力(li)式渦街流量計(ji)對振動較爲敏(min)感,故在振動較(jiào)大的管道安裝(zhuāng)流量計時，管道(dào)要有一定的減(jian)震措施;
(5)應力式(shi)渦街流量計采(cǎi)用壓電晶體作(zuò)爲檢測傳感器(qì)，故其受溫度的(de)限制，-般爲-40-+300℃。
4渦街(jie)流量計的安裝(zhuang)規範

(1)傳感器上(shàng)遊應盡量避免(mian)安裝調節閥或(huo)半開閥門，調節(jie)閥或半開閥門(mén)安裝在傳感器(qì)的下遊8DN(通徑的(de)八倍)之後。
(2)渦街(jie)流量傳感器的(de)上遊側和下遊(yóu)側應有較長的(de)直管段。其上、下(xia)遊直管段長度(du)根據管道狀況(kuàng)不同而不同，直(zhí)管段的具體安(ān)裝長度和要求(qiú)見下圖3。

(3)安裝傳(chuan)感器的直管段(duàn)應盡可能的與(yǔ)傳感器通徑(DN)-緻(zhì)。若無法一緻時(shí),應采用比傳感(gan)器通徑略大的(de)管徑，誤差要≤3%并(bing)不超過5mm。
(4)被測介(jiè)質含有較多雜(za)質時,應在傳感(gǎn)器上遊直管段(duan)要求的長度以(yi)外加裝過濾器(qi)。
(5)傳感器應避免(miǎn)安裝在有機械(xie)振動的管道上(shàng)，并盡量避開強(qiang)電磁場幹擾。當(dāng)振動不能避免(miǎn)時，應考慮在傳(chuán)感器前後約2DN處(chù)的直管段上加(jia)固定支架。
5安裝(zhuang)步驟.
(1)将配備的(de)專用法蘭分别(bie)焊接到上遊和(he)下遊直管段上(shang)，應使專用法蘭(lan)與直管段的内(nèi)徑嚴格保持垂(chui)直和同心。
(2)将傳(chuán)感器夾裝在焊(hàn)有專用法蘭的(de)上、下遊直管段(duan).上,并用螺栓緊(jin)固。應使上遊和(he)下遊直管段與(yu)傳感器保持同(tóng)心。
(3)應注意傳感(gǎn)器的流向标志(zhi)要與管道内流(liu)體的流向一緻(zhì)。
6防爆型傳感器(qì)的安裝要求
防(fang)爆型傳感器必(bi)須與合适的關(guan)聯設備安全栅(shān)組成本質安全(quán)型防爆系統(見(jian)圖4),通過電源.信(xin)号安全栅再連(lian)接到流量顯示(shi)儀表上。

(1)安裝前(qián)應在安全場所(suǒ)将傳感器與防(fang)爆安全栅通電(diàn)檢查,無異常後(hòu)再進行安裝。在(zài)易爆場所安裝(zhuāng)傳感器,應避免(mian)傳感器由高處(chù)墜落,不允許用(yong)重物敲擊傳感(gan)器和管道。
(2)傳感(gǎn)器必須與指定(ding)的安全栅組成(chéng)防爆系統方可(ke)有效。與其它設(shè)備組成系統時(shi),防爆性能.消失(shi)。絕對不允許将(jiāng)安全栅安裝在(zài)危險場所。傳感(gǎn).器與安全栅之(zhī)間連接屏蔽電(dian)纜的分布電容(rong)和電感必須符(fú)合防爆銘牌上(shang)的規定值。.
7安裝(zhuang)渦街流計時應(ying)特别注意
(1)專用(yòng)法蘭與直管段(duan)焊接時,應卸下(xià)傳感器,一定不(bú)能帶着傳感器(qì)焊接法蘭。
(2)傳感(gǎn)器安裝前,法蘭(lan)凹槽内必須放(fang)好密
封圈。
(3)取壓(ya)點和測溫點，應(ying)分别在傳感器(qi)的下遊3-5DN處和6~8DN處(chu)見圖5。

(4)高溫管道(dào)進行保溫處理(li)時,不要将傳感(gan)器包起來,以免(miǎn)導緻損壞。
(5)連接(jie)渦街流量計的(de)電纜走向,應盡(jin)可能遠離強電(diàn)磁場的幹擾場(chang)合。絕對不允許(xǔ)與高壓電纜一(yi)起敷設。屏蔽電(diàn)纜應盡量縮短(duǎn),最大長度不超(chāo)，過500米,且不得盤(pan)卷,以減少分布(bù)電感。
8結束語
　　 蒸(zhēng)汽流量測量還(hai)有很多問題亟(jí)待解決，在開發(fā)新的測量技術(shu)的同時，我們更(gèng)應注重運用現(xiàn)代科學手段,進(jìn)行應用技術深(shēn)層次的開發,切(qie)實有效地解決(jue)一些實際問題(tí)。

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