1 過(guò)熱蒸汽和飽和蒸汽
1.1 過(guò)熱蒸汽
蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，一般情況下所說(shuō)的蒸汽是指過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽是常見(jiàn)的動(dòng)力能源，常用來(lái)帶動(dòng)汽輪機旋轉，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機或離心式壓縮機工作。過(guò)熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱升溫獲得，其中絕不含液滴或液霧，屬于實(shí)際氣體。過(guò)熱蒸汽的溫度與壓力參數是兩個(gè)獨立參數，其密度應由這兩個(gè)參數決定?？捎蛇^(guò)熱蒸汽密度表查得。
過(guò)熱蒸汽在經(jīng)過(guò)長(cháng)距離輸送后，隨著(zhù)工況（如溫度、壓力等）的變化，特別是在過(guò)熱度不高的情況下，會(huì )因為熱量損失溫度降低而使其從過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)入飽和或過(guò)飽和狀態(tài)，轉變成為飽和蒸汽或帶有水滴的過(guò)飽和蒸汽。飽和蒸汽突然大幅度減壓，液體出現絕熱膨脹時(shí)也會(huì )轉變成為過(guò)熱蒸汽，這樣就形成汽液兩相流介質(zhì)。
1.2 飽和蒸汽
未經(jīng)過(guò)熱處理的蒸汽稱(chēng)為飽和蒸汽。它是無(wú)色、無(wú)味、不能燃燒又無(wú)腐蝕性的氣體。飽和蒸汽中液滴或液霧的含量反映了蒸汽的質(zhì)量，一般用干度這一參數來(lái)表示。蒸汽的干度是指單位體積飽和蒸汽中干蒸汽所占的百分數。
飽和蒸汽具有如下特點(diǎn)：①飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對應，二者之間只有一個(gè)獨立變量。②飽和蒸汽容易凝結，在傳輸過(guò)程中如有熱量損失，并導致溫度與壓力的降低。嚴格來(lái)說(shuō)，飽和蒸汽或多或少都含有液滴或液霧的雙相流體，所以，不同狀態(tài)下不能用同一氣體狀態(tài)方程式來(lái)描述。③準確計量飽和蒸汽流量比較困難，因為飽和蒸汽的干度難以保證，一般流量計都不能準確檢測雙相流體的流量，蒸汽壓力波動(dòng)將引起蒸汽密度的變化，流量計示值產(chǎn)生附加誤差。所以在蒸汽計量中，必須設法保持測量點(diǎn)處蒸汽的干度以滿(mǎn)足要求，必要時(shí)還應采取補償措施，實(shí)現準確的測量。
2 測量的分析
目前使用流量?jì)x表測量蒸汽流量，測量介質(zhì)都是指單相的過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽。對于相流經(jīng)常變化的蒸汽，肯定會(huì )存在測量不準確的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決方法是保持蒸汽的過(guò)熱度，盡量減少蒸汽的含水量，例如加強蒸汽管道的保溫措施，減少蒸汽的壓力損失等，以提高蒸汽測量的準確度。然而這些方法并不能*解決蒸汽流量測量不準確的問(wèn)題，解決這一問(wèn)題的根本辦法是開(kāi)發(fā)一種可測兩相流動(dòng)介質(zhì)的流量?jì)x表。
當蒸汽的工作狀態(tài)偏離設計狀態(tài)，流量示值將產(chǎn)生誤差。對流量測量也產(chǎn)生影響，所以蒸汽流量的測量需要采取補償措施，并且因蒸汽的狀態(tài)變化補償因素也比較復雜。過(guò)熱蒸汽的密度由蒸汽的溫度、壓力兩個(gè)參數決定，而且在參數的不同范圍內，密度的表達形式也不相同，無(wú)法用同一通式表示，所以不能獲得統一的密度計算公式，只能個(gè)別推導求得溫度、壓力補償公式。在溫度、壓力波動(dòng)范圍較大的場(chǎng)合，除進(jìn)行溫度、壓力補償外，還需要考慮對氣體膨脹系數的補償。
無(wú)論采用何種流量計檢測飽和蒸汽的流量，在蒸汽壓力波動(dòng)的條件下工作，必須采取壓力補償措施，這是因為在流量方程中，都含有蒸汽密度的因素，工作條件與設計條件不一致時(shí)，讀數會(huì )產(chǎn)生誤差，誤差的大小和工作壓力與設計壓力偏差的大小有關(guān)，P實(shí)>P設將出現負誤差，否則將出現正誤差。蒸汽的干度條件是關(guān)系到能否準確計量蒸汽流量的重要條件，目前正在研制在線(xiàn)蒸汽干度檢測儀表，待干度儀表應用于蒸汽流量計量與補償系統，必將進(jìn)一步提高計量的準確性。目前應采取以下三項措施：（1）輸送蒸汽的管路必須有良好的保溫措施防止熱量損失。（2）在蒸汽管路上要逐段疏水，在管道的zui低處及儀表前的管道上應設置疏水器，及時(shí)排出冷凝水。（3）鍋爐操作中應避免出現汽包液位過(guò)高現象，盡量減少負荷出現大的波動(dòng)。
3 流量?jì)x表的選型
目前，工業(yè)用流量?jì)x表種類(lèi)多達60余種，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。而歷*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適用的流量?jì)x表，任何流量?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。但流量測量是一種復雜的技術(shù)，而流量?jì)x表種類(lèi)繁多，即使針對某一確定的應用，選擇一款合適的流量?jì)x表也就變成一項技術(shù)性很強的工作，需要在做出zui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。因此，儀表的正確選型是儀表正常使用的關(guān)鍵，實(shí)際應用中，太多的故障是由于儀表的選型不合理造成的，詳細了解現場(chǎng)應用的工況條件及介質(zhì)參數，選擇合適的壓力，溫度，防護，防爆等級及材質(zhì)，結構方式，以保證儀表能運行在*狀態(tài)。
蒸汽計量在選擇流量?jì)x表時(shí)應考慮5個(gè)主要因素：測量方法、性能要求和儀表規范、被測流體特性、環(huán)境條件、經(jīng)濟條件（購置費用、安裝費用、運行費用、校驗費用、維護費用）。在我們的實(shí)際工作中，無(wú)論工礦企業(yè)上是用于生產(chǎn)還是石家莊市的集中供熱工作中，使用zui多的是孔板式（噴嘴式）流量計和渦街流量計，在此以這兩種流量計為例加以比較說(shuō)明：
3.1 差壓式流量計
差壓式流量計是由安裝于管道中的流量檢測件（即產(chǎn)生差壓裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)一次儀表）產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和一次儀表與管道的幾何尺寸來(lái)計算流量的儀表，由差壓裝置、引壓管和差壓計三部分組成。這種以孔板流量計為代表的差壓式流量計應用歷史悠久、標準化程度高，應用十分普遍，可不必實(shí)流標定、差壓顯示儀表的標準化以及系列化和通用化程度高、理論精度高、應用范圍廣和適應性強、初始投資費用低。但經(jīng)過(guò)實(shí)際應用，發(fā)現孔板流量計也存在不足：
?、賾弥性S多因素（設計參數與工況參數不符，上游直管段長(cháng)度不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，銳角磨損等）對其測量精度有非常大的影響，使其測量誤差增大，致使度降低。特別是要經(jīng)常對差壓變送器進(jìn)行校驗，以保證零點(diǎn)的準確，并經(jīng)常對三通閥門(mén)進(jìn)行檢查，防止發(fā)生堵塞而導致的計量失準。
?、诎惭b工程量大，較為麻煩，且要求高，需經(jīng)常維護及拆洗的工作量較大。
?、坌枧洳顗鹤兯推魇褂?，增加了維護的工作量，另需敷設導壓管，且在冬季需對導壓管進(jìn)行保溫，不可以安裝在室外。
?、芰髁苛砍瘫葹?∶3～1∶4范圍度低，對小流量的測量困難，流量范圍窄。
?、輭毫p失較大，刻度非線(xiàn)性，運行費用高。
3.2 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。70至80年代是渦街流量計迅速發(fā)展時(shí)期，開(kāi)發(fā)出眾多類(lèi)型阻流體及檢測性的渦街流量計，并大量投放市場(chǎng)。我國渦街在發(fā)展高峰期，曾達到數十家，應該說(shuō)，渦街流量計尚屬發(fā)展中的產(chǎn)品，但由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點(diǎn)，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。它具有以下特點(diǎn)：
?、俳Y構簡(jiǎn)單牢固，測量部分無(wú)可動(dòng)部件，長(cháng)期運行十分可靠。
?、诰S護量少且維護十分方便，安裝費用低。
?、圯敵雠c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)。
?、軕梅秶鷱V，適用于各種氣體、蒸汽和液體的流量測量。
?、萘髁繙y量范圍寬，量程比可達1∶10。
?、迚毫p失小，運行費用低，更具節能意義。
?、咴谝欢ǖ睦字Z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。
但該流量計也存在一定的局限性：
?、贉u街流量計是一種速度式流量計，漩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*D、后5D。
?、跍y量液體時(shí)，上限流速受壓損和氣蝕現象限制，一般是（0.5～8）m/s。
?、蹨y量氣體時(shí)，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（8～25）m/s。
?、軕κ綔u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。
?、輵κ綔u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）℃，測量溫度不高于400℃，否則探頭極易因老化而失準。
?、蘅闺姶鸥蓴_和射頻干擾差。
?、弋斄黧w介質(zhì)為兩相流或者脈動(dòng)流時(shí)對測量有影響。
?、鄽v史較短，日常工作常遇到許多理論無(wú)法解釋的困難，實(shí)際經(jīng)驗不足。
4 結束語(yǔ)
綜上所述，在能源越來(lái)越成為*共同關(guān)心的問(wèn)題時(shí)，蒸汽計量工作的重要性已日益顯現，用熱單位與供熱企業(yè)之間的蒸汽計量的準確與否，直接關(guān)系到雙方的經(jīng)濟利益，我市用于貿易結算的蒸汽流量計強檢率達98%以上，大大減少雙方的貿易糾紛。而企業(yè)內部的蒸汽結算同樣也關(guān)系到企業(yè)整體的經(jīng)濟效益。準確、可靠的計量是加強管理的前提，如何實(shí)現管理目標，節約能源，提高能源利用效率，促進(jìn)能源管理工作的深入開(kāi)展，是我們搞好計量工作的目的。因此，蒸汽流量?jì)x表的選用是非常重要的，是準確測量蒸汽流量的前提條件。
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