摘要：蒸汽流量受蒸汽狀態(tài)以及蒸汽流量計(jì)的設(shè)計(jì)、安裝及密度補(bǔ)償?shù)雀鞣N因素的影響，其計(jì)量精度，特別是在小流量用汽的情況下，存在計(jì)量偏大或者計(jì)量偏小，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生計(jì)量糾紛。為了解決此類(lèi)計(jì)量糾紛，筆者總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)也確實(shí)解決了計(jì)量糾紛帶來(lái)的麻煩。該文主要介紹流量計(jì)安裝經(jīng)驗(yàn)及蒸汽流量的密度補(bǔ)償。

影響蒸汽流量準(zhǔn)確計(jì)量的因素有很多，如流量計(jì)上下游安裝的直管段不足，蒸汽的密度補(bǔ)償不正確，2個(gè)冷凝罐安裝錯(cuò)誤等等。經(jīng)常會(huì)遇到在關(guān)閉蒸汽管道總閥門(mén)的情況下，流量積算儀上還有流量顯示，檢查節(jié)流裝置及引壓管等輔助設(shè)備，不堵不漏，排污正常;檢驗(yàn)差壓變送器和二次儀表等，也都合格，存在無(wú)中生有的現(xiàn)象。此類(lèi)問(wèn)題可以從孔板取壓口、一次閥選型、冷凝罐安裝等幾方面查找原因。該文從這幾個(gè)方面介紹實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇到的問(wèn)題。

1、流量計(jì)安裝

1.1孔板取壓口

一些流量計(jì)安裝手冊(cè)或者參考書(shū)中會(huì)介紹測(cè)量蒸汽的孔板取壓口為水平方向θ=45°引出，如圖1所示。

從圖中不難理解，冷凝罐中多余的冷凝水沿著斜坡流回母管，但是在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中經(jīng)常選用的一次閥是針型閥，如果選用公稱(chēng)通經(jīng)太小的話，使凝結(jié)水回流不暢而積在針型閥上方的引壓管內(nèi)，引起引壓管密度不一致。測(cè)量蒸汽時(shí)母管與冷凝罐進(jìn)行汽液交換包括兩部分，一是母管內(nèi)的蒸汽經(jīng)一次閥進(jìn)入冷凝罐，二是冷凝罐內(nèi)的液體返回母管。在汽液交換時(shí)如果正負(fù)壓管是完全同步，交換的方向也完全一致，孔板取壓口的差壓轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水的差壓，并不會(huì)產(chǎn)生差壓值的變化，但是實(shí)際上很難保證這種交換既同步又同向。這樣在蒸汽量小的時(shí)候，2個(gè)引壓管的密度之差乘以sin45°就會(huì)有一差值，這個(gè)差值通過(guò)一系列的計(jì)算會(huì)傳遞到變送器的差壓值，就會(huì)存在不計(jì)或者計(jì)量偏大的現(xiàn)象。如何解決上述問(wèn)題，建議按照?qǐng)D2安裝，水平方向取壓，盡管2個(gè)引壓管的密度還是有差異，由于θ=0°即sin0°=0，就不會(huì)存在差異值。但是還會(huì)存在示值波動(dòng)，要解決示值波動(dòng)的問(wèn)題，建議將針型閥換成閘閥或者球閥，要求內(nèi)徑不小于10mm，一次閥門(mén)的公稱(chēng)通經(jīng)也要不小于10mm。

1.2冷凝罐

在用孔板測(cè)量蒸汽流量時(shí)，通常要安裝2個(gè)冷凝罐，2個(gè)冷凝罐內(nèi)液位高度相等是差壓信號(hào)不失真?zhèn)鬟f的關(guān)鍵。這2個(gè)冷凝罐必須同高度安裝，底部是出口接變送器，冷凝罐的側(cè)面是入口接孔板側(cè)，按照?qǐng)D2取壓。其作用有2個(gè)：一是將蒸汽差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水的差壓信號(hào)，以防蒸汽直接進(jìn)入差壓變送器高低壓室，燙壞儀表；二是保證引壓管兩側(cè)冷凝液位相同，起到平衡作用，冷凝罐截面積相對(duì)于引壓管截面來(lái)說(shuō)要大很多，有利于維持冷凝水液位的相對(duì)穩(wěn)定。

在日常工作中，維護(hù)蒸汽流量計(jì)的時(shí)候經(jīng)常發(fā)生2個(gè)冷凝罐一個(gè)燙一個(gè)冷。正常情況下冷凝罐與母管內(nèi)的蒸汽相通，其汽相壓力與母管取壓口處一致，冷凝罐上部應(yīng)該是燙的。其中有一個(gè)冷凝罐是冷的，可以斷定罐的上部不是蒸汽。造成冷凝罐上部不是蒸汽的原因有很多：①引壓管堵；②一次閥堵塞；③在取壓口和冷凝罐之間存在U型槽。①和②這2個(gè)問(wèn)題時(shí)常發(fā)生，通過(guò)定期排污，或者更換管徑大一點(diǎn)的引壓管和一次閥都可以解決此類(lèi)問(wèn)題。③主要是不按照要求安裝導(dǎo)致出現(xiàn)的問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝過(guò)程中，安裝人員的一個(gè)將就意識(shí)，會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)大相徑庭，所以一定要嚴(yán)格按照要求安裝流量計(jì)。

如圖3所示，取壓口和冷凝罐之間存在液封，A段管在一次閥附近形成U形水封，所以這段管的凝結(jié)水無(wú)法靠重力順暢地返回母管。A管內(nèi)的凝結(jié)水，由于流體靜力學(xué)的作用，對(duì)正在冷凝罐內(nèi)的靜壓產(chǎn)生抽吸作用，從而使差壓產(chǎn)生偏移。必須對(duì)引壓管進(jìn)行整改，如圖4所示，引壓管彎曲的弧度標(biāo)準(zhǔn)為90°，嚴(yán)格按照要求作業(yè)，消除由于安裝導(dǎo)致的誤差。

1.3差壓變送器

采用差壓流量計(jì)測(cè)量蒸汽時(shí)，建議選用高低壓室各有2個(gè)排放口的，選擇2個(gè)排放口的目的是，當(dāng)蒸汽冷凝為水時(shí)會(huì)釋放氣體，在沒(méi)有安裝集氣罐時(shí)，差壓變送器的*上方的一個(gè)口用做排氣，可以將高低壓室的空氣排凈，如圖5所示。

2、密度補(bǔ)償

密度補(bǔ)償分兩種情況，一是通過(guò)存放在積算儀中的密度表，查找密度表中對(duì)應(yīng)的密度進(jìn)行補(bǔ)償，這種情況精度比較高；還有就是差壓、壓力、溫度信號(hào)接入PLC或DCS中，通過(guò)擬合的密度公式進(jìn)行密度補(bǔ)償。

2.1查表法

公司測(cè)量蒸汽常將渦街流量計(jì)與流量積算儀配套使用，因?yàn)橛每装辶髁坑?jì)來(lái)測(cè)量蒸汽，壓損大，引壓管、三組閥及連接頭容易泄漏;且在冬季需對(duì)引壓管進(jìn)行保溫，維護(hù)成本高。而渦街流量計(jì)壓損小，克服了傳輸中的泄漏問(wèn)題，也不需要采取保溫措施，測(cè)量準(zhǔn)確度高。圖6所示是常見(jiàn)的安裝方式。

方案中渦街流量計(jì)輸出的是體積流量，把體積流量信號(hào)、壓力、溫度信號(hào)直接采集到型號(hào)為SB－2100的流量積算儀，通過(guò)式(1)計(jì)算出蒸汽的質(zhì)量流量。SB－2100流量積算儀*大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)壓力、溫度可以查表判斷蒸汽是飽和蒸汽還是過(guò)熱蒸汽。當(dāng)選擇的過(guò)熱蒸汽在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)為飽和蒸汽時(shí)可自動(dòng)判斷，并按飽和蒸汽的密度進(jìn)行補(bǔ)償，若再轉(zhuǎn)回過(guò)熱蒸汽也會(huì)自動(dòng)判斷。

F=K×ρ×Dp   (1)

式中：F為質(zhì)量流量(kg/h)；K為流量系數(shù)，即渦街流量計(jì)銘*上的流量系數(shù)ρ為密度(kg/m³)；Dp為比例信號(hào)，即渦街流量計(jì)輸出的體積流量信號(hào)的百分比。

2.2計(jì)算法

實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)也有很多是把差壓、壓力、溫度信號(hào)分別接入PLC或者DCS中的，利用孔板計(jì)算書(shū)的計(jì)算式(2)計(jì)算蒸汽流量。

式中：△P為差壓信號(hào)。

由于現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有安裝測(cè)量密度的儀表，蒸汽的密度補(bǔ)償與一般氣體溫壓補(bǔ)償不同，它是通過(guò)壓力值、溫度值查表得出密度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽的密度擬合公式摘自《流量測(cè)量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的1967IFC公式，過(guò)熱蒸汽密度與壓力、溫度都有關(guān)，飽和蒸汽僅與壓力有關(guān)。

1)過(guò)熱蒸汽

式中：T為工況溫度(K)；P為工況壓力(0.1MPa)(表壓)。

2)飽和蒸汽

3、結(jié)束語(yǔ)

為了準(zhǔn)確測(cè)量蒸汽流量，在實(shí)際應(yīng)用中必須注意以下事項(xiàng)：

1)確保蒸汽流量準(zhǔn)確計(jì)量。流量計(jì)正確安裝非常關(guān)鍵。

2)蒸汽系統(tǒng)壓力和溫度的變化。為避免壓力或溫度的波動(dòng)引起的非測(cè)量性誤差，蒸汽流量測(cè)量應(yīng)增加密度補(bǔ)償功能。

3)嚴(yán)格規(guī)范蒸汽流量計(jì)的操作，防止儀表燙傷損壞。