飽和蒸汽計量系統(tǒng)

未經(jīng)過熱處理的蒸汽稱為飽和蒸汽。它是無色、無味、不能燃燒又無腐蝕性的氣體。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(shù)來表示。蒸汽的干度是指單位體積飽和蒸汽中干蒸汽所占的百分?jǐn)?shù)。

  飽和蒸汽計量系統(tǒng)有如下特點
  ①飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對應(yīng)，二者之間只有一個獨(dú)立變量。
  ②飽和蒸汽容易凝結(jié)，在傳輸過程中如有熱量損失，并導(dǎo)致溫度與壓力的降低。嚴(yán)格來說，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)方程式來描述。
  ③準(zhǔn)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(zhǔn)確檢測雙相流體的流量，蒸汽壓力波動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(shè)法保持測量點處蒸汽的干度以滿足要求，必要時還應(yīng)采取補(bǔ)償措施，實現(xiàn)準(zhǔn)確的測量。

  飽和蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖

飽和蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖一（壓力溫度雙補(bǔ)償）

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飽和蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖二（壓力單補(bǔ)償）

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飽和蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖三（溫度單補(bǔ)償）

  測量的分析
  目前使用流量儀表測量蒸汽流量，測量介質(zhì)都是指單相的過熱蒸汽或飽和蒸汽。對于相流經(jīng)常變化的蒸汽，肯定會存在測量不準(zhǔn)確的問題。這個問題的解決方法是保持蒸汽的過熱度，盡量減少蒸汽的含水量，例如加強(qiáng)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(zhǔn)確度。然而這些方法并不能徹底解決蒸汽流量測量不準(zhǔn)確的問題，解決這一問題的根本辦法是開發(fā)一種可測兩相流動介質(zhì)的流量儀表。
  當(dāng)蒸汽的工作狀態(tài)偏離設(shè)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(bǔ)償措施，并且因蒸汽的狀態(tài)變化補(bǔ)償因素也比較復(fù)雜。過熱蒸汽的密度由蒸汽的溫度、壓力兩個參數(shù)決定，而且在參數(shù)的不同范圍內(nèi)，密度的表達(dá)形式也不相同，無法用同一通式表示，所以不能獲得統(tǒng)一的密度計算公式，只能個別推導(dǎo)求得溫度、壓力補(bǔ)償公式。在溫度、壓力波動范圍較大的場合，除進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償外，還需要考慮對氣體膨脹系數(shù)的補(bǔ)償。
  無論采用何種流量計檢測飽和蒸汽的流量，在蒸汽壓力波動的條件下工作，必須采取壓力補(bǔ)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(shè)計條件不一致時，讀數(shù)會產(chǎn)生誤差，誤差的大小和工作壓力與設(shè)計壓力偏差的大小有關(guān)，P實>P設(shè)將出現(xiàn)負(fù)誤差，否則將出現(xiàn)正誤差。蒸汽的干度條件是關(guān)系到能否準(zhǔn)確計量蒸汽流量的重要條件，目前正在研制在線蒸汽干度檢測儀表，待干度儀表應(yīng)用于蒸汽流量計量與補(bǔ)償系統(tǒng)，必將進(jìn)一步提高計量的準(zhǔn)確性。目前應(yīng)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，在管道的最低處及儀表前的管道上應(yīng)設(shè)置疏水器，及時排出冷凝水。(3)鍋爐操作中應(yīng)避免出現(xiàn)汽包液位過高現(xiàn)象，盡量減少負(fù)荷出現(xiàn)大的波動。

  飽和蒸汽流量儀表的選型對比
  目前，工業(yè)用流量儀表種類多達(dá)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適用的流量儀表，任何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(dāng)，流量肯定測量不準(zhǔn)。但流量測量是一種復(fù)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，選擇一款合適的流量儀表也就變成一項技術(shù)性很強(qiáng)的工作，需要在做出最終選擇之前仔細(xì)而深入地考慮和權(quán)衡許多與測量問題有關(guān)的因素。因此，儀表的正確選型是儀表正常使用的關(guān)鍵，實際應(yīng)用中，太多的故障是由于儀表的選型不合理造成的，詳細(xì)了解現(xiàn)場應(yīng)用的工況條件及介質(zhì)參數(shù)，選擇合適的壓力，溫度，防護(hù)，防爆等級及材質(zhì)，結(jié)構(gòu)方式，以保證儀表能運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

  蒸汽計量在選擇流量儀表時應(yīng)考慮5個主要因素：測量方法、性能要求和儀表規(guī)范、被測流體特性、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)條件(購置費(fèi)用、安裝費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、校驗費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用)。在我們的實際工作中，無論工礦企業(yè)上是用于生產(chǎn)的集中供熱工作中，使用最多的是孔板式(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明：

  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，簡稱一次儀表)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(yīng)用歷史悠久、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，應(yīng)用十分普遍，可不必實流標(biāo)定、差壓顯示儀表的標(biāo)準(zhǔn)化以及系列化和通用化程度高、理論精度高、應(yīng)用范圍廣和適應(yīng)性強(qiáng)、初始投資費(fèi)用低。但經(jīng)過實際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)孔板流量計也存在不足：
 

  ①應(yīng)用中許多因素(設(shè)計參數(shù)與工況參數(shù)不符，上游直管段長度不足，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，致使精確度降低。特別是要經(jīng)常對差壓變松器進(jìn)行校驗，以保證零點的準(zhǔn)確，并經(jīng)常對三通閥門進(jìn)行檢查，防止發(fā)生堵塞而導(dǎo)致的計量失準(zhǔn)。
  ②安裝工程量大，較為麻煩，且要求高，需經(jīng)常維護(hù)及拆洗的工作量較大。
  ③需配差壓變送器使用，增加了維護(hù)的工作量，另需敷設(shè)導(dǎo)壓管，且在冬季需對導(dǎo)壓管進(jìn)行保溫，不可以安裝在室外。
  ④流量量程比為1∶3～1∶4范圍度低，對小流量的測量困難，流量范圍窄。
  ⑤壓力損失較大，刻度非線性，運(yùn)行費(fèi)用高。

  FLKB系列孔板流量計+BST6800系列差壓變送器+BST6600系列高溫型壓力變送器+XSFT中文型流量積算儀+鎧裝熱電阻(不用于積算，用于參考)
  FLVV系列V錐流量計+BST6800系列差壓變送器+BST6600系列高溫型壓力變送器+XSFT中文型流量積算儀+鎧裝熱電阻(不用于積算，用于參考)
 
  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。70至80年代是渦街流量計迅速發(fā)展時期，開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測性的渦街流量計，并大量投放市場。我國渦街在發(fā)展高峰期，曾達(dá)到數(shù)十家，應(yīng)該說，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，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(dǎo)地位，是孔板流量計的理想替代產(chǎn)品。它具有以下特點：

  ①結(jié)構(gòu)簡單牢固，測量部分無可動部件，長期運(yùn)行十分可靠。
  ②維護(hù)量少且維護(hù)十分方便，安裝費(fèi)用低。
  ③輸出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(jī)聯(lián)網(wǎng)。
  ④應(yīng)用范圍廣，適用于各種氣體、蒸汽和液體的流量測量。
  ⑤流量測量范圍寬，量程比可達(dá)1∶10。
  ⑥壓力損失小，運(yùn)行費(fèi)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(bǔ)償，調(diào)換配件后無需重新標(biāo)定儀表的系數(shù)。

  但該流量計也存在一定的局限性

  ①渦街流量計是一種速度式流量計，漩渦分離的穩(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(0.5～8)m/s。
  ③測量氣體時，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(8～25)m/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)℃，測量溫度不高于400℃，否則探頭極易因老化而失準(zhǔn)。
  ⑥抗電磁干擾和射頻干擾差。
  ⑦當(dāng)流體介質(zhì)為兩相流或者脈動流時對測量有影響。

  FLVJ系列渦街流量計(250度以下)+BST6600系列高溫型壓力變送器+XSFT中文型流量積算儀+鎧裝熱電阻(用于參考，不用于積算)