蒸(zhēng)汽是石油化(huà)工企業重要(yao)的二次能源(yuan)，在企業能源(yuán)🌈計量㊙️中❓占有(you)重要地位。從(cóng)企業效益出(chu)發，要降低生(sheng)産成本則需(xū)降低蒸汽的(de)消耗量，蒸汽(qi)計量由此成(chéng)爲企業計量(liàng)技術工作的(de)重點之一。儀(yí)表都有一定(dìng)的測量範圍(wéi)和合适的量(liang)程比，可是工(gong)藝生産過🈲程(cheng)往往又有不(bú)同負荷狀态(tài)下的多種運(yun)行方式，随之(zhi)對應的蒸㊙️汽(qi)用量就會出(chū)現大流量、正(zheng)常流量及小(xiao)流量等💃不同(tong)流速，蒸汽的(de)物理參數如(ru)溫度、壓力及(jí)密度等參數(shu)也會🎯在不同(tóng)負荷狀态下(xia)發生相應的(de)變化。任何類(lei)型測量蒸汽(qi)的儀表要滿(mǎn)足不同工況(kuàng)下的準确測(cè)量實際上很(hen)困難。這就要(yào)🔞求在測量📐方(fāng)法和儀表選(xuan)型上根據測(ce)量回路的要(yào)求充分考慮(lü)各種計量儀(yi)表的優缺🍓點(diǎn)，選🐕擇量程比(bi)合适的儀表(biao)并采用🌍适當(dāng)的補償措施(shī)，如溫壓補償(chang)✔️、蒸汽狀态及(jí)分段線性化(huà)補償❗等。但是(shi)随之而來就(jiù)會産生安🚶‍♀️裝(zhuāng)位置、直管段(duàn)及維⁉️護需求(qiu)等一系列的(de)安裝問題。
　　爲(wei)此，圍繞當前(qián)常用的差壓(ya)式和速度式(shì)蒸汽流量計(jì)的選型、安裝(zhuang)注意事項以(yi)及安裝和運(yùn)行中容易發(fa)生的問題展(zhǎn)🐆開讨論，重點(diǎn)考慮蒸汽流(liu)量儀表選型(xing)時儀表和被(bei)測介質的特(tè)性👈、生産工藝(yi)的變化、儀☁️表(biǎo)的安裝條件(jiàn)及管㊙️理維護(hu)等因素的影(yǐng)響。
1 蒸汽流量(liàng)計 的類型
①企(qi)業使用蒸汽(qi)流量計一般(ban)用于: 計量蒸(zhēng)汽用量，進行(háng)内♍部或㊙️外部(bù)計費結算; 監(jian)測能源的使(shǐ)用效率，如根(gen)據熱焓确定(ding)添加的蒸汽(qi)量; 改進工藝(yì)過程的控制(zhì)效果，比如使(shi)流量恒定在(zai)設定值或⁉️按(an)一定的規律(lü)變化。
　　用戶應(yīng)根據自身需(xū)要，再結合流(liu)量計的相關(guan)特性選擇合(he)适的🍓蒸汽流(liu)量儀表。目前(qian)，測量蒸汽介(jie)質普遍選用(yòng)的是差壓流(liú)量計和渦街(jie)流量計配密(mì)度補償方式(shì)完成計量。
1.1 差(chà)壓式流量計(ji)
　　 差壓式流量(liang)計 在穩流情(qíng)況下，管道中(zhōng)流量與壓差(chà)的平方根成(cheng)正比🎯。基于流(liu)體質量守恒(heng)( 連續性方程(cheng)) 和能量守恒(héng)( 伯🍓努利方程(chéng)🏃‍♂️) 定律🔞，可知基(jī)本的流量計(jì)算式爲:

式中(zhōng) C ———流出系數( 實(shí)際流量/理論(lun)流量) ;
d ———節流件(jiàn)孔徑，m;
Δp ———節流件(jian)上下遊的壓(yā)差，Pa;
qm———蒸汽質量(liang)流量，t/h;
β ———直徑比(bi)，β = 孔闆直徑 d /管(guǎn)道直徑D;
ε ———可膨(peng)脹性系數，蒸(zheng)汽的 ε 小于 1;
ρ ———蒸(zhēng)汽密度，kg /m3。
　　差壓(yā)式流量計中(zhōng)常用的有孔(kǒng)闆流量計和(hé)新型V 錐流量(liàng)計☂️兩種👌型式(shì)。
　　 孔闆流量計(ji) 以簡單結實(shi)、成本低廉及(jí)無需額外标(biao)定等優勢在(zai)工業中獲得(dé)廣泛應用。但(dàn)它也有自身(shēn)的缺點: 受限(xian)于工作原理(lǐ)，量程比限制(zhì)在3∶ 1 ～ 5∶ 1; 在水錘作(zuò)用下，孔闆會(hui)變形，如果設(shè)計📞或安裝不(bu)當甚至會堵(du)塞管道; 孔闆(pan)的直角邊🛀緣(yuán)在長期運行(háng)後會磨損，特(te)别是在進行(hang)蒸汽介質測(ce)量時會改變(bian)孔闆特性，影(ying)響測量精度(dù)，因此必須對(duì)㊙️孔闆進行周(zhōu)期檢㊙️查并予(yǔ)以更換🚶‍♀️; 孔闆(pǎn)㊙️流量計一般(ban)需要較長的(de)🔞直管段以保(bao)證精度，表 1 給(gei)出了不同直(zhí)徑比 β 和不同(tong)上遊擾流布(bu)置情況下所(suo)🏃🏻建議的直管(guan)段長度。

　　 V錐流(liú)量計 具有壓(yā)損小、量程比(bi)寬、直管段短(duǎn)及測量精度(du)高等優🏃點🏃，這(zhè)些特點來源(yuan)于特殊的設(shè)計結構———錐體(tǐ)位于管道中(zhōng)心處。在計算(suàn)工況下的實(shi)際流量時，應(ying)先計算出流(liú)體流過V形錐(zhuī)的💋有效面積(ji)S和等🎯效直徑(jìng)比β，再代入式(shì)(1)計算得到。
雖(suī)然V錐流量計(ji)可以在直管(guan)段不夠長的(de)情況下較其(qí)他👅節流裝置(zhi)有較高的測(ce)量精度，但所(suo)需的前後直(zhi)管段仍要視(shì)具體情況而(ér)定。有數據顯(xian)示，前置閘閥(fa)開度大于25%時(shi)，各種開度下(xià)當要求較💯高(gao)測量準确時(shi)，流量計⭐前直(zhi)管段✌️長度L=10D尚(shàng)嫌不足，而不(bú)是各種情況(kuàng)下均爲前0～3D、後(hou)0～1D的直管段，這(zhe)個特點需💰要(yào)相關技術✍️人(ren)員的高度重(zhong)視。
　　當測量蒸(zhēng)汽介質的管(guǎn)道停汽檢修(xiu)時，管道底部(bù)會存有積水(shui)🥵。恢複通汽後(hou)，在壓力推動(dong)下，水的波動(dòng)很容易🥵引起(qǐ)管道振動，流(liu)量較大時管(guǎn)道振動劇烈(liè)甚😄至會損壞(huài)節流🌍件造成(chéng)🌂生産事故。
1．2渦(wō)街流量計
　　流(liu)體流經設置(zhi)在管道内的(de)漩渦發生體(tǐ)時會産生流(liú)❌動振蕩，在🈲發(fā)生體的兩側(cè)交替産生規(guī)則漩渦，測定(ding)其㊙️振蕩頻率(lǜ)可以反應流(liu)量的大小。當(dāng)工況條件合(hé)适時，漩渦頻(pín)率f和流體速(sù)度v成線性🏃‍♀️關(guān)系，且與密度(du)無關，可👌表示(shi)爲:

對于給定(dìng)的流量計，其(qi)質量流量 qm爲(wèi):

式中 A ———流量計(ji)的截面積，m2
式(shi)中 A ———流量計的(de)截面積，m2
d ———漩渦(wō)發生體迎流(liú)面的最大寬(kuan)度，m;
f ———漩渦的釋(shì)放頻率，Hz;
k ———對于(yú)給定的流量(liang)計爲常數;
St———斯(si)特羅哈爾數(shu)，無量綱，當雷(lei)諾數 Ｒe在 102～ 105時其(qí)值約爲 0． 2;
v ———發生(shēng)體兩側的平(píng)均流速，m / s;
ρ ———蒸汽(qì)密度，kg /m3。
　　與孔闆(pan)流量計相比(bǐ)， 渦街流量計(ji) 有較好的量(liàng)程比( 一般爲(wèi) 30∶ 1) 、無可動部件(jiàn)及流阻低等(deng)優🥰點，但在抗(kang)振、脈動流及(ji)抗幹擾等方(fāng)面也有明顯(xiǎn)📐的局限性🔱。爲(wei)此，在安裝渦(wō)街流量傳感(gan)器時應注意(yi):
a．選擇合理的(de)安裝場所，遠(yuǎn)離強磁場設(shè)備，避開強振(zhèn)動和強腐蝕(shi)環境。
b．上下遊(yóu)配管應滿足(zú)安裝要求，約(yue)爲前10D和後5D。不(bu)同的安裝條(tiáo)件📞(如縮管、擴(kuo)管、T形管、前端(duan)是否有閥門(mén)及過濾器等(děng)擾流件)，對上(shàng)🍓遊直管段的(de)要求也相異(yi)，還需參考儀(yí)表說明書。另(ling)外🤞，流量或壓(yā)力調節閥應(ying)裝在傳感器(qi)下㊙️遊5D以外;測(ce)壓孔應設在(zài)流量計下遊(yóu)的2D～7D處;測溫孔(kǒng)應設🤩在離測(ce)壓孔🏃‍♀️下遊的(de)1D～2D處。
c．基于其流(liu)體振蕩的工(gōng)作原理，振動(dòng)會引起誤差(cha)，可以在❌傳感(gan)器上下遊2D處(chu)分别設置防(fang)振座并加防(fang)振墊。
d．任何墊(niàn)片和焊渣的(de)凸出都會導(dǎo)緻其他漩渦(wo)的發🍓生，引🈚起(qǐ)計量🧡誤差。T形(xíng)管上遊安裝(zhuāng)閥門即可避(bi)免脈動壓的(de)影響。
　　目前，渦(wō)街流量計的(de)流量系數一(yi)般是在水流(liú)量标準裝置(zhì)上标定得到(dào)的。按照渦街(jiē)流量計的工(gōng)作原理，在一(yī)定的雷諾數(shu)範圍内，渦街(jiē)流量計的流(liu)量系數隻與(yǔ)漩渦發生體(tǐ)、管✂️道形狀和(he)幾何尺寸有(you)關。因此，渦街(jie)流量計用水(shuǐ)标定得到的(de)流量系數在(zai)儀表🔞用來測(ce)量氣體和蒸(zheng)汽時采用也(yě)是合理的。
　　用(yòng)水标定時流(liú)速最高也隻(zhi)到 10m/s，而實際應(yīng)用時氣體和(he)蒸💯汽的流🌂速(sù)卻遠大于 10m/s，某(mǒu)品牌渦街流(liú)量計承諾🌐 80m/s 的(de)流速仍能保(bǎo)證測量精度(dù)，但品質欠佳(jiā)的渦街流量(liang)計在大于40m/s流(liú)速時已産生(sheng)明顯的“漏脈(mo)沖”現象而且(qiě)流速越高“漏(lou)脈沖”越嚴重(zhòng)，從而出現示(shi)值嚴重偏💛低(dī)的情況。另外(wài)，流量計前後(hou)壓差同流速(su)之間的關系(xi)也應符合下(xia)式:

式中 D ———管道(dao)内徑，mm;
Δp———壓力損(sun)失，kPa;
qv———體積流量(liàng)，m3/ h;
v ———流速，m / s;
ρ ———流體密(mì)度，kg /m3。
2安裝要點(dian)分析
2．1差壓流(liu)量計的安裝(zhuāng)
　　用差壓流量(liang)計測量蒸汽(qì)流量，爲保護(hu)差壓變送器(qi)的高低壓室(shi)♉，通常設置兩(liǎng)個冷凝罐，兩(liang)個冷凝罐内(nei)液位高度相(xiang)等是壓差信(xìn)号不失真傳(chuán)遞的關鍵。如(rú)果發現❌一個(ge)冷凝罐是冷(lěng)的，罐的上部(bù)必定不是蒸(zheng)汽，造成這☔種(zhong)情況的原因(yīn)有多種，如:導(dǎo)壓🏒管堵、根部(bù)閥堵、溢流口(kǒu)高度比取壓(yā)口低、在取壓(ya)口和冷凝罐(guàn)之間存在液(yè)封等。不管是(shì)哪種原因，都(dou)将使差♌壓變(bian)送器接收🐪到(dao)的壓差與節(jie)流件送出的(de)壓差信号不(bú)相等，進而引(yǐn)起流量💚測量(liàng)誤差。如圖1所(suo)示，改造前到(dào)正壓冷凝罐(guàn)的引壓管由(you)于安😍裝坡度(du)不合理形成(chéng)U形水封，這段(duan)管内的冷凝(ning)水不能靠重(zhong)力流回母管(guǎn)，從而造成流(liú)🌈量示值偏低(di)。配置和安裝(zhuāng)合理的壓差(cha)裝置後，蒸汽(qi)從母管經導(dǎo)壓管流入冷(leng)凝罐，放出熱(rè)量後變成凝(níng)結水，罐中液(yè)位高于溢流(liu)口後自動返(fan)回母管，從而(er)保🧡證兩個罐(guan)中的凝結🍓水(shui)液位相等。

2．2渦街流(liú)量計的安裝(zhuāng)
　　渦街流量計(ji)經常與調節(jie)閥安裝在同(tóng)一根管道上(shang)以🧑🏾‍🤝‍🧑🏼控🈲制流量(liang)或壓力。如圖(tu)2所示，來自鍋(guō)爐的蒸汽總(zong)管經壓力控(kòng)制回路調節(jie)後進入蒸汽(qì)分氣缸并根(gēn)據用戶負荷(hé)測量總蒸汽(qì)用量，分氣缸(gāng)分配到各用(yòng)🤟汽設備或裝(zhuang)置，同樣安裝(zhuang)有壓力或流(liu)量🛀🏻調節控制(zhi)💘回路。

　　儀表(biao)控制過程中(zhong)，會受到儀表(biǎo)元件疲勞及(ji)裝置運行狀(zhuàng)❄️态突變等多(duo)種因素的影(yǐng)響，導緻調節(jie)閥運行時發(fa)生振蕩。這就(jiù)很可能會造(zào)成分表之和(hé)與總表示值(zhi)的異常偏差(cha)。用戶應分析(xī)振蕩産生的(de)原因，糾正其(qí)産生的條件(jian)并時常關注(zhu)❌調節系統的(de)運行狀🐕況［2］。
3 維(wéi)護管理
　　測量(liàng)蒸汽的儀表(biao)都有其局限(xian)性，流量儀表(biao)進行蒸汽測(ce)量🔆時，都是指(zhi)理論上單相(xiang)的飽和蒸汽(qi)或過熱蒸汽(qì)☂️介質。但蒸汽(qi)狀态在不同(tóng)的條件下會(huì)發生變化，過(guò)熱蒸汽可能(neng)變爲飽和蒸(zheng)☎️汽，飽和蒸汽(qì)又可能因爲(wei)經過長距離(lí)輸送、保溫欠(qiàn)🤩佳及疏水措(cuo)施不到🈲位等(deng)多種原因夾(jiá)帶冷凝水，類(lei)似這樣的狀(zhuàng)況下，流量計(ji)是不能做出(chū)正确測量的(de)。解決這種問(wèn)題通常💜可從(cóng) 4 個方面考慮(lü): 蒸汽流量儀(yí)表不♍要安裝(zhuāng)在整套管路(lu)的低處，以保(bao)障被測介質(zhì)的品質; 完善(shàn)主副蒸💯汽管(guǎn)道的保溫措(cuo)施，減少管道(dào)冷凝水的産(chan)生📐和相應的(de)壓力損失; 創(chuàng)造合适的安(an)裝條件，便于(yu)将來儀表的(de)維護保🈲養; 根(gen)據蒸汽系統(tǒng)設計規範設(she)置疏水🙇🏻閥安(ān)裝位置，一般(ban)情況下，每 30 ～ 50m安(ān)裝一組疏水(shuǐ)閥是比🌏較規(gui)範的🔞布置，同(tóng)時加強疏水(shuǐ)閥的管理和(he)保養。
　　另外，涉(shè)及貿易結算(suàn)或需要計費(fei)的應用場合(he)，則要做好趨(qū)勢記錄和定(ding)期備份以便(bian)進行數據分(fen)析，實時了解(jiě)用戶在不同(tong)🔞時段的用汽(qi)情況，同時要(yao)防止意外斷(duan)電導緻儀表(biao)不計量的情(qíng)況發生，必要(yao)時流量積算(suàn)儀的趨勢數(shù)據、記錄和電(diàn)源可派專人(rén)管理💔。
4 結束語(yu)
　　通過對孔闆(pǎn)、V 錐和渦街流(liú)量計的分析(xi)來看，蒸汽質(zhì)量流量⛱️用差(chà)壓流量計和(he)渦街流量計(jì)測量都能得(de)到較準确的(de)結💋果，都能滿(man)足 GB 17167-2006的要求。爲(wei)保證蒸汽的(de)🤞正确計量，用(yong)戶應注意✊選(xuan)擇量程比比(bǐ)較大的流量(liang)㊙️計以避免在(zai)下限工作時(shí)讀數🍉偏低甚(shen)至爲零的情(qíng)♋況; 流量計規(guī)範的安裝非(fēi)常關鍵，微小(xiǎo)的細節就可(kě)❄️以避免投運(yun)後出現的很(hen)多問題。另外(wai)，爲流量計配(pèi)上一體化的(de)溫壓補償系(xi)統，既可以減(jian)少安裝工作(zuò)量并降低安(an)裝成本，也避(bi)免了因此帶(dài)來的附加誤(wu)差。

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