一、一體式蒸汽流量計種類

流量計的種類很多，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)用流量儀表種類多達60余種，之所以這樣，因為史上還沒有一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都使用的流量儀表，每種流量儀表都有它特定的適用性，也有其局限性。

 

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

 

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

 

市場上測量蒸汽流量*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(shù)顯式的生產(chǎn)）這三種。

 

下面主要介紹這三種一體式蒸汽流量計的特點及安裝使用要求。

 

二、各種流量計的特點介紹

1、渦街流量計

渦街流量計是基于卡門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，70年代以來得到了迅速發(fā)展。據(jù)介紹，現(xiàn)在日本、歐美等發(fā)達**使用渦街流量計的比例大幅度上升，已經(jīng)廣泛用于各個領(lǐng)域，將在未來流量儀表中占主導地位，是孔板流量計的理想替代產(chǎn)品。

 

它有以下特點：

①結(jié)構(gòu)簡單牢固，無可動部件，長期運行十分可靠；

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(wěn)定，壽命長；

④輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移，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(jié)能意義；

⑦在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，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(shù)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需補償，調(diào)換配件后無需重新標定儀表的系數(shù)；

⑧應(yīng)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(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℃。

圖一、一體式帶溫壓補償渦街流量計

 

2、差壓式孔板流量計

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

 

具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，性能穩(wěn)定，使用可靠等特點。

▲節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)易于復制，簡單、牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉。

▲孔板計算采用國際標準與加工

▲應(yīng)用范圍廣，全部單相流皆可測量，部分混相流亦可應(yīng)用。

▲標準型節(jié)流裝置無須實流校準，即可投用。

▲一體型孔板安裝更簡單，無須引壓管，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．孔板流量計安裝時應(yīng)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，*好選閘閥且在運行中全開；調(diào)節(jié)閥則應(yīng)在下游5DN之后的管路中。

3．引壓管路的內(nèi)徑與管路長度和介質(zhì)臟污程度有關(guān)，通常在45米以內(nèi)用內(nèi)徑為8-12mm的管子。

4．測量液體流量時引壓管水平段應(yīng)在同一水平面內(nèi)。若是在垂直管道上安裝節(jié)流件，引壓短管之間相距一定的距離（垂線方向），這對差壓變送器的零點有影響，應(yīng)通過“零點遷移”來校正。

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

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

圖二、孔板差壓式流量計

 

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)量流量的的專用儀表，具有機械式和智能式兩種結(jié)構(gòu)型式；通過指示器表盤（機械式）或液晶顯示屏（智能式）現(xiàn)場顯示，精確的讀出流過該表的全部蒸汽的質(zhì)量，也可輸出脈沖信號，同時具有手動壓力補償或自動溫度補償功能。由于該流量計結(jié)構(gòu)簡單，價位適中，測量范圍度寬，廣泛適用于石油、化工、紡織、供熱等部門需要蒸汽流量計量的場合。

 

被測蒸汽流經(jīng)流量計本體時由孔板節(jié)流，在前后壓差的作用下，一部分蒸汽通過噴嘴進入分流管噴嘴形成的射流推動轉(zhuǎn)子軸以上端的翼輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子軸下端有兩阻尼葉片在注滿阻尼液的阻尼室中作阻尼轉(zhuǎn)動，使翼輪能充分吸收射流的動能。翼輪的旋轉(zhuǎn)力矩與阻尼力矩相平衡時，翼輪的轉(zhuǎn)速與流經(jīng)流量計被測蒸汽的質(zhì)量流量成正比，通過修正，分度，由指示器表盤反映出累積蒸汽的實際流量。

圖三、分流旋翼式流量計

 

三、一體式蒸汽流量計使用過程中應(yīng)注意事項

1、蒸汽的密度補償要科學準確。

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，通過流量積算儀對蒸汽密度進行補償。

 

測量蒸汽溫度的鉑電阻一定要規(guī)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(shù)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，必須進行零點遷移（因為引壓管內(nèi)冷凝水的重力作用會使壓力變送器測量到的壓力與實際壓力之間出現(xiàn)一定的差值，引起密度補償?shù)恼`差），也可在流量積算儀內(nèi)進行修正。壓力變送器安裝在一體式蒸汽流量計下游的4倍管徑處，壓力變送器前的閥門、密封墊應(yīng)完好暢通，以保證蒸汽壓力的準確測量。如果采用設(shè)定壓力、溫度進行補償，所設(shè)定的數(shù)值應(yīng)力求接近實際，否則誤差很大，一般不建議采用。

 

在流量積算儀中要正確設(shè)定一體式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合，建議采用智能型流量積算儀，配合鉑電阻、壓力變送器進行溫度、壓力補償，這樣所計量的蒸汽質(zhì)量流量*準確。

 

2、一體式蒸汽流量計上下游直管段的正確安裝

對于傳統(tǒng)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閥門等障礙物的技術(shù)要求；有障礙物還要增加直管段，具體見廠家的說明書）。如果上下游直管段不夠，就會導致管道內(nèi)蒸汽流動未充分發(fā)展，在流速分布剖面發(fā)生畸變。用戶可通過在一體式蒸汽流量計前安裝流動調(diào)整器或增加直管段來調(diào)整管道的流速分布，使一體式蒸汽流量計處的流體為充分發(fā)展狀態(tài)。對于一些大口徑一體式蒸汽流量計，滿足上下游直管段的安裝要求更為重要。

 

3、一體式蒸汽流量計的量程比要合理

量程比是指一個流量計在能確保給定的準確度范圍內(nèi)，所能測量的*大流量和*小流量之比。用戶要根據(jù)自己的實際使用量選擇流量計，理論上待選一體式蒸汽流量計的量程要完全覆蓋用戶的使用量程。超過流量上限和低于流量下限使用都會造成一體式蒸汽流量計計量的嚴重不準。比如：實際平均流量為5t/h的渦街蒸汽流量計，一般應(yīng)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15t/h時，流量計就會出現(xiàn)嚴重計量失準。

 

4、現(xiàn)場存在的振動和電磁干擾應(yīng)避免

蒸汽計量中應(yīng)用*多的渦街流量計受設(shè)計原理的影響，對機械振動比較敏感，計量結(jié)果易受振動干擾，應(yīng)對一體式蒸汽流量計前后管段作可靠的支撐設(shè)計，加裝振動緩沖部件，如管道振動不可避免，應(yīng)選用抗干擾能力相對強的一體式蒸汽流量計（如氣體超聲波流量計、智能式渦街流量計、差壓式流量計等）。如果一體式蒸汽流量計現(xiàn)場存在振動干擾，就會對在用的渦街蒸汽流量計產(chǎn)生低頻率的脈沖信號影響，一體式蒸汽流量計就會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間不用蒸汽的情況下仍然會有一定量的數(shù)值累計。這就是“不用汽而流量計走字”的原因，因此蒸汽用戶在不用蒸汽的情況下，也要與供汽單位共同記好表底，防止一體式蒸汽流量計“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》中明確說明：強制檢定的計量器具和能源計量器具應(yīng)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。一體式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，廣大用戶每年都要將使用的一體式蒸汽流量計等送到當?shù)胤ǘㄓ嬃考夹g(shù)機構(gòu)進行計量檢定。如果一體式蒸汽流量計檢定合格，而實際使用卻感覺“計量不準”，這時用戶就要從儀表是否正確安裝、選型、儀表運行狀態(tài)設(shè)置、外界干擾、蒸汽的實際狀態(tài)是否有變化等方面尋找解決問題的方法。