蒸汽是石油化工(gōng)企業重要的二次(cì)能源，在企業能源(yuan)計量中占有重要(yào)地位。從企業效益(yì)出發，要降低生産(chan)成本則需降低蒸(zheng)汽的消耗量，蒸汽(qi)計量由此成爲企(qǐ)業計量技術工作(zuò)的重點之一。儀表(biǎo)都有一🎯定的測量(liàng)範圍和合适的量(liang)程比，可是工藝生(shēng)産過💃程往往又有(yǒu)不同負荷狀态下(xià)的多種運行方式(shì)，随之對應的蒸汽(qì)用量就會出現大(da)流量、正常流量及(ji)小流量等不同流(liu)🐉速，蒸汽🚩的物理參(can)數如溫度、壓力及(ji)✍️密度等參數也會(hui)✌️在不同負荷狀态(tai)下發生相應的變(biàn)化。任何類型測量(liàng)蒸汽的儀表要滿(man)足不同工況下的(de)準确測量實際上(shàng)👈很困難。這就要求(qiú)在測量方法和儀(yí)表選型上根據測(cè)量回路的要求充(chōng)分考慮各🍉種計量(liàng)儀表的優缺點，選(xuǎn)♈擇量程比合适的(de)儀⭐表并采用适當(dang)的補償措施，如溫(wēn)壓補償👈、蒸汽狀态(tài)及分段線性化補(bǔ)償等。但是随之而(ér)來就會産生安‼️裝(zhuāng)位置、直管段及維(wei)❄️護需求等一系列(lie)的安裝問題。
　　爲此(ci)，圍繞當前常用的(de)差壓式和速度式(shì)蒸汽流量計的選(xuǎn)型、安裝注意事項(xiàng)以及安裝和運行(hang)中容易發生的問(wen)題展開讨❓論，重點(dian)考慮蒸汽流量儀(yí)表選型時儀表和(hé)被😄測介質的特性(xing)、生産工藝的變化(huà)、儀表的安裝🌂條件(jiàn)及管理維護等因(yin)素的影響。
1 蒸汽流(liu)量計 的類型
①企業(yè)使用蒸汽流量計(jì)一般用于: 計量蒸(zhēng)汽用量，進行内部(bu)或外部計費結算(suan); 監測能源的使用(yong)效率，如根據熱焓(han)确定添加🔴的蒸汽(qì)量; 改進工藝過程(cheng)的控制效果，比如(rú)使流量恒定在設(she)定值或按一定的(de)規律變化。
　　用戶應(yīng)根據自身需要，再(zai)結合流量計的相(xiang)關特性選擇合适(shi)的🔞蒸汽流量儀表(biao)。目前，測量蒸汽介(jie)質普㊙️遍選用的是(shi)差壓流量計📞和渦(wō)街流量計配密度(dù)補償方式完成計(jì)量。
1.1 差壓式流量計(ji)
　　 差壓式流量計 在(zai)穩流情況下，管道(dào)中流量與壓差的(de)平方根成正比。基(ji)㊙️于流體質量守恒(heng)( 連續性方程) 和能(neng)量守恒( 伯努利方(fāng)程🥰) 定律，可知基本(ben)的流量計算式爲(wei):

式中 C ———流出系數( 實(shí)際流量/理論流量(liàng)) ;
d ———節流件孔徑，m;
Δp ———節流(liu)件上下遊的壓差(cha)，Pa;
qm———蒸汽質量流量，t/h;
β ———直(zhi)徑比，β = 孔闆直徑 d /管(guan)道直徑D;
ε ———可膨脹性(xìng)系數，蒸汽的 ε 小于(yu) 1;
ρ ———蒸汽密度，kg /m3。
　　差壓式(shi)流量計中常用的(de)有孔闆流量計和(hé)新型V 錐流💛量計兩(liǎng)種型式。
　　 孔闆流量(liàng)計 以簡單結實、成(cheng)本低廉及無需額(é)外标定等優勢在(zài)工業中🔞獲得廣泛(fàn)應用。但它也有自(zi)身的缺點: 受限📐于(yú)工作原理，量程比(bi)限制在3∶ 1 ～ 5∶ 1; 在水錘作(zuò)用下，孔闆會變形(xíng)，如果設計🤞或安裝(zhuāng)不當甚至會堵塞(sāi)管道; 孔闆的直角(jiǎo)邊緣在長期運行(háng)後會磨損，特别是(shì)在進行蒸汽介質(zhi)測量時會改變孔(kǒng)闆特性，影響測量(liàng)精度，因此必須對(duì)孔闆進行周期檢(jian)🏒查并予以更換; 孔(kong)闆流量計一般需(xū)要較長的直管段(duan)以保證精度，表 1 給(gěi)出🏃‍♀️了不同直徑比(bǐ) β 和💛不同上遊擾流(liú)布置情況下所建(jiàn)議的直管段長度(du)。

　　 V錐流量計 具有壓(ya)損小、量程比寬、直(zhí)管段短及測量精(jing)度高等優點，這些(xie)特點來源于特殊(shū)的設計結構———錐體(tǐ)位于管道中心處(chù)。在計算工況下的(de)實際流量時，應先(xiān)計算出流體流過(guò)V形錐的有效面🏃‍♂️積(jī)S和等效直徑比β，再(zai)代入式(1)計算得到(dào)。
雖然V錐流量計可(ke)以在直管段不夠(gòu)長的情況下較其(qi)他節流裝置有較(jiao)高的測量精度，但(dàn)所需的前後直管(guǎn)🏃‍♂️段仍要視具體情(qing)況而定。有數據顯(xian)示，前置閘閥開度(dù)大于25%時✨，各種開度(du)下當要求較🈲高測(ce)量準确時，流量計(jì)前直管段長度L=10D尚(shang)嫌不足，而不是各(ge)種情⛱️況下均爲前(qián)0～3D、後0～1D的直管段🔴，這個(ge)特點需要相關技(ji)術人員的高度重(zhòng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻視。
　　當測量蒸汽介(jiè)質的管道停汽檢(jiǎn)修時，管道底部會(huì)⁉️存有積水。恢複通(tong)汽後，在壓力推動(dòng)下，水的波動很容(rong)易引起🌈管道📐振動(dong)，流量較大時管道(dao)振動劇烈甚至會(hui)損壞節流件造成(cheng)生産事故。
1．2渦街流(liu)量計
　　流體流經設(shè)置在管道内的漩(xuan)渦發生體時會産(chan)生流🏃動👨‍❤️‍👨振蕩，在發(fa)生體的兩側交替(tì)産生規則漩渦，測(cè)定其💋振蕩頻率可(ke)以反應流量的大(dà)小。當工況條件合(he)适時，漩渦頻率f和(hé)流體速度v成線性(xing)關系，且與密度無(wú)關，可🧑🏾‍🤝‍🧑🏼表示爲:

對于(yú)給定的流量計，其(qí)質量流量 qm爲:

式中(zhong) A ———流量計的截面積(jī)，m2
式中 A ———流量計的截(jie)面積，m2
d ———漩渦發生體(ti)迎流面的最大寬(kuan)度，m;
f ———漩渦的釋放頻(pin)率，Hz;
k ———對于給定的流(liú)量計爲常數;
St———斯特(te)羅哈爾數，無量綱(gang)，當雷諾數 Ｒe在 102～ 105時其(qí)值約爲 0． 2;
v ———發生體兩(liǎng)側的平均流速，m / s;
ρ ———蒸(zheng)汽密度，kg /m3。
　　與孔闆流(liu)量計相比， 渦街流(liú)量計 有較好的量(liang)程比( 一般爲 30∶ 1) 、無可(kě)動部件及流阻低(di)等優點，但在抗振(zhèn)、脈動流及抗幹擾(rǎo)等方面也有明顯(xian)的局😄限性㊙️。爲此，在(zai)安🔞裝渦街流量傳(chuán)感器時應注意:
a．選(xuan)擇合理的安裝場(chang)所，遠離強磁場設(shè)備，避開強振動和(hé)強腐蝕💛環境。
b．上下(xià)遊配管應滿足安(an)裝要求，約爲前10D和(hé)後5D。不同的安裝條(tiáo)件(如縮管、擴管、T形(xing)管、前端是否有閥(fá)門及過濾器等擾(rǎo)流件)，對上遊直管(guǎn)段的要求也相異(yi)，還需參考儀表說(shuo)明書。另外，流量或(huo)壓力調節閥應裝(zhuāng)在✌️傳感器下❤️遊5D以(yǐ)外;測壓孔應設在(zài)流量計下遊的2D～7D處(chu)🚶;測溫孔應設在離(lí)測壓孔下遊的1D～2D處(chu)。
c．基于其流體振蕩(dàng)的工作原理，振動(dong)會引起誤差，可以(yǐ)在傳感器上下遊(yóu)2D處分别設置防振(zhen)座并加防振墊。
d．任(rèn)何墊片和焊渣的(de)凸出都會導緻其(qí)他漩渦的發生，引(yin)起計量誤差。T形管(guan)上遊安裝閥門即(jí)可避免脈動壓🚶的(de)影♈響。
　　目前，渦街流(liu)量計的流量系數(shù)一般是在水流量(liàng)标準裝置上🚶‍♀️标定(dìng)得到的。按照渦街(jiē)流量計的工作原(yuan)😘理，在一定的雷⭐諾(nuo)數範圍内，渦街流(liú)量計的流量系數(shù)隻與漩渦發生體(tǐ)、管道形狀和幾何(he)尺寸有關。因此，渦(wo)街流🛀🏻量計用水标(biāo)定得到的流量系(xi)數在儀表🛀🏻用來測(ce)量氣體和蒸汽時(shi)采用也是合🛀理的(de)。
　　用水标定時流速(su)最高也隻到 10m/s，而實(shí)際應用時氣體和(he)蒸⭐汽的流速卻遠(yuǎn)大于 10m/s，某品牌渦街(jie)流量計承諾 80m/s 的流(liu)速仍能保證測量(liang)精度，但品質欠佳(jia)的渦街流量計在(zài)大于40m/s流💛速時已産(chǎn)生明顯的“漏脈沖(chong)”現象而且流速越(yuè)🔞高“漏脈沖🔞”越嚴重(zhong)，從而出現示值嚴(yan)重偏低的情況。另(lìng)外，流量計前後壓(ya)差同流速之間的(de)關🐆系也應符合下(xià)式:

式中 D ———管道内徑(jing)，mm;
Δp———壓力損失，kPa;
qv———體積流(liú)量，m3/ h;
v ———流速，m / s;
ρ ———流體密度(dù)，kg /m3。
2安裝要點分析
2．1差(chà)壓流量計的安裝(zhuang)
　　用差壓流量計測(ce)量蒸汽流量，爲保(bǎo)護差壓變送器的(de)高低壓室，通常設(she)置兩個冷凝罐，兩(liǎng)個冷凝罐内液位(wèi)高度相等是壓差(chà)信号不失真傳遞(dì)的關鍵。如🆚果發現(xian)一個冷🔆凝罐是冷(lěng)的，罐的上部必定(ding)不是蒸汽，造成這(zhe)💘種情況的原因有(yǒu)多種，如:導壓管堵(dǔ)、根部閥堵、溢流口(kǒu)高度比取壓口低(di)、在取壓⚽口和冷凝(ning)罐之間存在液封(feng)等。不管是哪種原(yuán)因，都将使差壓變(bian)🌂送器接收到的壓(ya)差與節流件送出(chū)🔞的壓差信号不相(xiang)等，進而引起流量(liang)測量誤差。如圖1所(suo)🔅示💁，改造前到正壓(ya)冷凝罐的引壓管(guan)由于安⭐裝坡度不(bu)合理形成🌈U形水封(feng)，這段管内🌈的冷凝(níng)水不能靠重力流(liu)回母管🔞，從而造成(cheng)流量示值偏低。配(pei)置和安裝合理的(de)壓差裝置後，蒸汽(qì)從母管經導壓管(guan)流入冷凝罐，放出(chū)熱量後變成凝結(jié)水，罐中液位高于(yú)溢流口後自動返(fǎn)🔅回母管，從而保證(zhèng)兩個罐中的凝結(jie)水液位相等🔞。

2．2渦街流量計的安(ān)裝
　　渦街流量計經(jīng)常與調節閥安裝(zhuāng)在同一根管道上(shàng)以🙇🏻控制流量或壓(ya)力。如圖2所示，來自(zì)鍋爐的蒸汽總管(guǎn)經壓力🔆控制回路(lù)調節後進入蒸汽(qì)分氣缸并根據用(yong)戶負荷測量總蒸(zheng)汽用量，分氣缸分(fen)配到各用汽設備(bei)或裝置，同樣安裝(zhuang)有壓力或流量調(diao)節控制🔞回路。

　　儀表控制過(guo)程中，會受到儀表(biǎo)元件疲勞及裝置(zhi)運行狀态突變等(děng)多種因素的影響(xiǎng)，導緻調節閥運行(háng)時發生振蕩。這就(jiù)很可能會造成分(fèn)表之和與總表📱示(shì)值的🔞異常偏☂️差。用(yong)戶應分析振蕩産(chan)生的原因，糾正其(qi)産生的條件并時(shi)常關注🐉調節系統(tong)🔞的運行狀🚩況［2］。
3 維護(hu)管理
　　測量蒸汽的(de)儀表都有其局限(xiàn)性，流量儀表進行(háng)蒸汽測量時，都是(shì)指理論上單相的(de)飽和蒸汽或過熱(re)蒸汽介質。但蒸汽(qi)狀🔴态在不同的條(tiáo)件下會發生變化(hua)，過熱蒸汽可能變(bian)爲飽和蒸汽，飽和(he)蒸汽又可能因爲(wei)經過長距離輸送(song)、保溫欠佳及疏水(shuǐ)措施不到🐉位等多(duo)種原因夾帶冷凝(níng)水，類似這樣的狀(zhuang)況下，流量計是不(bu)能做出正确測量(liàng)的。解決這種問題(ti)通常可從 4 個方面(miàn)考慮: 蒸汽流量儀(yi)表不✔️要安裝在整(zhěng)套管路的低處，以(yǐ)保障🌈被測介質的(de)品質; 完善主副蒸(zhēng)🏒汽管道的🧡保溫措(cuo)施，減🔱少管道冷凝(ning)水的産生和相😄應(ying)的壓力損失; 創造(zao)合适的安裝條件(jiàn)，便🔆于将來儀👈表的(de)維護保🔆養; 根據蒸(zheng)汽⭐系統設計規範(fan)設置疏水‼️閥安⭐裝(zhuang)位置，一般情況下(xià)，每 30 ～ 50m安裝一組疏水(shui)閥是比較規範的(de)布置，同時加強疏(shū)水閥的管理和保(bǎo)養。
　　另外，涉及貿易(yì)結算或需要計費(fèi)的應用場合，則要(yao)做好趨💃勢記💃🏻錄和(hé)定期備份以便進(jìn)行數據分析，實時(shí)了解用戶在🔴不同(tóng)時段⚽的用汽情況(kuang)，同時要防止意外(wài)斷電導緻儀表不(bu)計量的🏃🏻‍♂️情況發🐇生(shēng)，必要時流量積算(suàn)儀的趨勢數據、記(ji)錄和電源可派🔴專(zhuān)人管理✌️。
4 結束語
　　通(tong)過對孔闆、V 錐和渦(wo)街流量計的分析(xī)來看，蒸汽質量流(liu)量用差壓流量計(ji)和渦街流量計測(ce)量都能得到較準(zhǔn)确的結果，都能滿(mǎn)足 GB 17167-2006的要求。爲保證(zheng)蒸汽的正确計量(liàng)，用戶應注意選擇(zé)量程比比🥰較大的(de)流量計以避免在(zai)下限工作時讀數(shù)偏低甚至爲零的(de)情況; 流量計規範(fàn)的安裝非常關鍵(jiàn)，微小的細節就可(kě)🈲以避免投運後🌈出(chu)現的很多問題。另(lìng)外，爲流量計配上(shang)一體化的溫壓補(bu)償系統，既可以減(jiǎn)少安裝工作量并(bìng)降低安裝成本，也(yě)避免了因此帶來(lai)的附加誤差。

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