蒸汽流量計如何正確選型

一、蒸汽流量計種類(lèi)

流量計的種類(lèi)很多，但測量蒸汽的流量計的產(chǎn)品就相對較少，目前，測量蒸汽流量的儀表主要有渦街流量計、差壓式（孔板、均速管、彎管）流量計、分流旋翼式流量計、阿牛巴流量計、浮子式流量計等。

工業(yè)用流量?jì)x表種類(lèi)多達60余種，之所以這樣，因為史上還沒(méi)有一種對任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都使用的流量?jì)x表，每種流量?jì)x表都有它特定的適用性，也有其局限性。

如果流量?jì)x表選擇不當，流量肯定測量不準。而且流量測量是一復雜的技術(shù)，而流量?jì)x表種類(lèi)繁多，即使針對某一確定的應用，選擇一合適的流量?jì)x表也就變成一項技術(shù)性很強的工作，需要在作出最終選擇之前仔細而深入地考慮和權衡許多與測量問(wèn)題有關(guān)的因素。

選流量計有5個(gè)主要因素：被測流體特性、生產(chǎn)工藝情況（溫度、壓力等）、安裝條件、維護需求以及流量?jì)x表的特性。對蒸汽計量而言，同樣需要考慮以上5個(gè)因素。

市場(chǎng)上測量蒸汽流量最常用是渦街流量計、孔板式差壓流量計（大口徑上常用）、分流旋翼式流量計（主要機械式，目前也有電子數顯式的生產(chǎn)）這三種。

下面主要介紹這三種蒸汽流量計的特點(diǎn)及安裝使用要求。

 

二、各種流量計的特點(diǎn)介紹

1、渦街流量計

渦街流量計是基于卡門(mén)渦街原理而研制成功的一種新型流量計，由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點(diǎn)，70年代以來(lái)得到了迅速發(fā)展。據介紹，現在日本、歐美等發(fā)達國家使用渦街流量計的比例大幅度上升，已經(jīng)廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，將在未來(lái)流量?jì)x表中占主導地位，是孔板流量計的理想替代產(chǎn)品。

它有以下特點(diǎn)：

①結構簡(jiǎn)單牢固，無(wú)可動(dòng)部件，長(cháng)期運行十分可靠；

②維護十分方便，安裝費用低；

③傳感器不直接接觸介質(zhì)，性能穩定，壽命長(cháng)；

④輸出是與流量成正比的脈沖信號，無(wú)零點(diǎn)漂移，精度高，并方便與計算機聯(lián)網(wǎng)；

⑤測量范圍寬，量程比可達1：10

⑥壓力損失小，運行費用低，更具節能意義；

⑦在一定的雷諾數范圍內，輸出信號頻率不受流體物理性質(zhì)和組分變化影響，儀表系數僅與漩渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)，測量流體的體積流量無(wú)需補償，調換配件后無(wú)需重新標定儀表的系數；

⑧應用范圍廣，氣體、液體的流量均可測量；

⑨檢定周期為2-4年。

同時(shí)渦街流量計也存在以下一定的局限性：

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(shí)，上限流速受壓損和氣蝕現象限制，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，下限流速受雷諾數和傳感器靈敏度的限制，蒸汽是8-25m/s；

④應力式渦街流量計對振動(dòng)較為敏感，故在振動(dòng)較大的管道安裝流量計時(shí)，管道要有一定的減震措施；

⑤應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、差壓式孔板流量計

孔板流量計又稱(chēng)為差壓式流量計，是由一次檢測件(節流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，廣泛應用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。

具有結構簡(jiǎn)單，維修方便，性能穩定，使用可靠等特點(diǎn)。

▲節流裝置結構易于復制，簡(jiǎn)單、牢固，性能穩定可靠，使用期限長(cháng)，價(jià)格低廉。

▲孔板計算采用國際標準與加工

▲應用范圍廣，全部單相流皆可測量，部分混相流亦可應用。

▲標準型節流裝置無(wú)須實(shí)流校準，即可投用。

▲一體型孔板安裝更簡(jiǎn)單，無(wú)須引壓管，可直接接差壓變送器和壓力變送器。

孔板流量計安裝對管道的要求：

1．孔板流量計安裝時(shí)應配有一段測量管,至少保持前10DN、后5DN的等徑直管段，以提高測量精度。

2．在孔板流量計前后若需安裝閥門(mén)，最好選閘閥且在運行中全開(kāi)；調節閥則應在下游5DN之后的管路中。

3．引壓管路的內徑與管路長(cháng)度和介質(zhì)臟污程度有關(guān)，通常在45米以?xún)扔脙葟綖?-12mm的管子。

4．測量液體流量時(shí)引壓管水平段應在同一水平面內。若是在垂直管道上安裝節流件，引壓短管之間相距一定的距離（垂線(xiàn)方向），這對差壓變送器的零點(diǎn)有影響，應通過(guò)“零點(diǎn)遷移”來(lái)校正。

5．引壓管路應有牢固的支架托承，兩根取壓管路應盡可能互相靠近并遠離熱源或震動(dòng)源，測量水蒸汽流量時(shí)，應用保溫材料一同包扎，必須時(shí)（如氣溫0℃以下）加伴熱管防止結冰。在測量臟污流量時(shí)，應附設隔離器或沉降器。

6．引壓管路內必須始終保持單相流體狀態(tài)。被測流體是氣體時(shí)，引壓管路（包括差壓計的壓力腔）內全部是氣相；被測流體是液體時(shí)，引壓管路內全部是液相，絕對不能有氣泡。為此應在引壓管路的最低點(diǎn)裝排水閥或在最高點(diǎn)裝排氣閥，在新裝或檢修差壓變送器時(shí)時(shí)應特別注意。

 

3、分流旋翼型蒸汽流量計

旋翼型蒸汽流量計，是測量蒸汽累積質(zhì)量流量的的專(zhuān)用儀表，具有機械式和智能式兩種結構型式；通過(guò)指示器表盤(pán)（機械式）或液晶顯示屏（智能式）現場(chǎng)顯示，精確的讀出流過(guò)該表的全部蒸汽的質(zhì)量，也可輸出脈沖信號，同時(shí)具有手動(dòng)壓力補償或自動(dòng)溫度補償功能。由于該流量計結構簡(jiǎn)單，價(jià)位適中，測量范圍度寬，廣泛適用于石油、化工、紡織、供熱等部門(mén)需要蒸汽流量計量的場(chǎng)合。

被測蒸汽流經(jīng)流量計本體時(shí)由孔板節流，在前后壓差的作用下，一部分蒸汽通過(guò)噴嘴進(jìn)入分流管?chē)娮煨纬傻纳淞魍苿?dòng)轉子軸以上端的翼輪旋轉，轉子軸下端有兩阻尼葉片在注滿(mǎn)阻尼液的阻尼室中作阻尼轉動(dòng)，使翼輪能充分吸收射流的動(dòng)能。翼輪的旋轉力矩與阻尼力矩相平衡時(shí)，翼輪的轉速與流經(jīng)流量計被測蒸汽的質(zhì)量流量成正比，通過(guò)修正，分度，由指示器表盤(pán)反映出累積蒸汽的實(shí)際流量。

 

三、蒸汽流量計使用過(guò)程中應注意事項

1、蒸汽的密度補償要科學(xué)準確。

為了正確計量蒸汽的質(zhì)量流量，必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化，通過(guò)流量積算儀對蒸汽密度進(jìn)行補償。

測量蒸汽溫度的鉑電阻一定要規范安裝：測溫鉑熱電阻插入管道中心位置、鉑熱電阻安裝在流量計下游的5倍管徑處、安裝鉑熱電阻的管道位置采取保溫措施等，確保測得的溫度數值準確。

在蒸汽壓力的測量中一定要注意，如果采用引壓管引壓，必須進(jìn)行零點(diǎn)遷移（因為引壓管內冷凝水的重力作用會(huì )使壓力變送器測量到的壓力與實(shí)際壓力之間出現一定的差值，引起密度補償的誤差），也可在流量積算儀內進(jìn)行修正。壓力變送器安裝在蒸汽流量計下游的4倍管徑處，壓力變送器前的閥門(mén)、密封墊應完好暢通，以保證蒸汽壓力的準確測量。如果采用設定壓力、溫度進(jìn)行補償，所設定的數值應力求接近實(shí)際，否則誤差很大，一般不建議采用。

在流量積算儀中要正確設定蒸汽流量計的運行狀態(tài)，這對蒸汽費用的正確計算至關(guān)重要。對于蒸汽狀態(tài)不好明確判斷的使用場(chǎng)合，建議采用智能型流量積算儀，配合鉑電阻、壓力變送器進(jìn)行溫度、壓力補償，這樣所計量的蒸汽質(zhì)量流量最準確。

 

2、蒸汽流量計上下游直管段的正確安裝

對于傳統的渦街流量計，其前后安裝直管段要求分別為20倍管徑和5倍管徑（這是流量計的前面無(wú)閥門(mén)等障礙物的技術(shù)要求；有障礙物還要增加直管段，具體見(jiàn)廠(chǎng)家的說(shuō)明書(shū)）。如果上下游直管段不夠，就會(huì )導致管道內蒸汽流動(dòng)未充分發(fā)展，在流速分布剖面發(fā)生畸變。用戶(hù)可通過(guò)在蒸汽流量計前安裝流動(dòng)調整器或增加直管段來(lái)調整管道的流速分布，使蒸汽流量計處的流體為充分發(fā)展狀態(tài)。對于一些大口徑蒸汽流量計，滿(mǎn)足上下游直管段的安裝要求更為重要。

 

3、蒸汽流量計的量程比要合理

量程比是指一個(gè)流量計在能確保給定的準確度范圍內，所能測量的最大流量和最小流量之比。用戶(hù)要根據自己的實(shí)際使用量選擇流量計，理論上待選蒸汽流量計的量程要完全覆蓋用戶(hù)的使用量程。超過(guò)流量上限和低于流量下限使用都會(huì )造成蒸汽流量計計量的嚴重不準。比如：實(shí)際平均流量為5t/h的渦街蒸汽流量計，一般應選擇口徑為150mm的渦街流量計，但是當流量降低到0.3t/h或超過(guò)15t/h時(shí)，流量計就會(huì )出現嚴重計量失準。

 

4、現場(chǎng)存在的振動(dòng)和電磁干擾應避免

蒸汽計量中應用最多的渦街流量計受設計原理的影響，對機械振動(dòng)比較敏感，計量結果易受振動(dòng)干擾，應對蒸汽流量計前后管段作可靠的支撐設計，加裝振動(dòng)緩沖部件，如管道振動(dòng)不可避免，應選用抗干擾能力相對強的蒸汽流量計（如氣體超聲波流量計、智能式渦街流量計、差壓式流量計等）。如果蒸汽流量計現場(chǎng)存在振動(dòng)干擾，就會(huì )對在用的渦街蒸汽流量計產(chǎn)生低頻率的脈沖信號影響，蒸汽流量計就會(huì )將這些脈沖作為流量信號傳遞給流量積算儀，形成累計流量，導致部分渦街蒸汽流量計在一段時(shí)間不用蒸汽的情況下仍然會(huì )有一定量的數值累計。這就是“不用汽而流量計走字”的原因，因此蒸汽用戶(hù)在不用蒸汽的情況下，也要與供汽單位共同記好表底，防止蒸汽流量計“空跑”。

 

5、定期依法檢定很重要

《計量法》和GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》中明確說(shuō)明：強制檢定的計量器具和能源計量器具應定期檢定，凡經(jīng)檢定不符合要求的計量器具一律不準使用。蒸汽流量計必須定期檢定，這是保證蒸汽流量正確計量的前提。因此，廣大用戶(hù)每年都要將使用的蒸汽流量計等送到當地法定計量技術(shù)機構進(jìn)行計量檢定。如果蒸汽流量計檢定合格，而實(shí)際使用卻感覺(jué)“計量不準”，這時(shí)用戶(hù)就要從儀表是否正確安裝、選型、儀表運行狀態(tài)設置、外界干擾、蒸汽的實(shí)際狀態(tài)是否有變化等方面尋找解決問(wèn)題的方法。