影響蒸汽流量計(jì)正確測(cè)量的因素和解決方法

關(guān)于影響蒸汽流量計(jì)正確測(cè)量的因素和解決方法第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

我公司蒸汽流量計(jì)有：孔板流量計(jì)，噴嘴流量計(jì)，渦街流量計(jì)，彎管流量計(jì)等。蒸汽的計(jì)量不同于其它流體如水、空氣等介質(zhì)，在實(shí)際測(cè)量中影響其精確測(cè)量的因素較多，同時(shí)在國內(nèi)關(guān)于蒸汽測(cè)量方面也存在不少誤區(qū)。影響正確測(cè)量蒸汽流量的因素很多，下面我們分析一下影響正確測(cè)量蒸汽流量的因素及處理方法。公司流量計(jì)簡介問題一：我公司所用的蒸汽流量計(jì)有哪幾種？第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四一、蒸汽流量的變化對(duì)測(cè)量的影響

公司內(nèi)的用汽負(fù)荷比較穩(wěn)定，熱用戶、生產(chǎn)用汽單位的用汽，由于用汽的時(shí)間性、生產(chǎn)任務(wù)、人為因素等原因的用汽量我們可能無法知道或變化很大，流量計(jì)必須能夠測(cè)量從極端的低負(fù)荷至最大負(fù)荷的整個(gè)范圍。因此流量計(jì)在可能的流動(dòng)工況下具有盡可能大的量程比。但涉及量程比時(shí)我們還要注意，因?yàn)榱砍瘫仁蔷佑诂F(xiàn)實(shí)的流動(dòng)速度上，通過查資料發(fā)現(xiàn)對(duì)于蒸汽系統(tǒng)一般的最大允許速度為35m／s，更高的流動(dòng)速度會(huì)引起系統(tǒng)的沖蝕和噪音。比如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、彎管等流量計(jì)流速超過量程時(shí)由于變送器的量程限制流量不增加，仍顯示為最大量程。渦街流量計(jì)流速超過量程時(shí)，由于噪音的影響，發(fā)現(xiàn)有的渦街流量計(jì)量程不但不增加，反而減少。而不同的流量計(jì)允許的最低流速是不同的，根據(jù)流量測(cè)量原理，大部分流量計(jì)有小信號(hào)切除的功能，因此對(duì)于流量變化比較大的系統(tǒng)，很容易造成在低流量(低流速)時(shí)有些流量計(jì)無法正確計(jì)量或不能計(jì)量的事實(shí)。儀表的選型時(shí)要盡可能選擇流量量程比大的流量計(jì)，避免在測(cè)量小流量時(shí)不正確或流量“丟失”現(xiàn)象，但具體如何選擇還要根據(jù)具體情況而定。問題二：如何消除蒸汽流量的變化對(duì)測(cè)量的影響？第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四二、蒸汽壓力和和溫度變化引起的密度變化

在理想情況下，蒸汽的壓力能保持絕對(duì)的恒定。然而，在現(xiàn)實(shí)世界中，由于蒸汽系統(tǒng)負(fù)荷的變化、系統(tǒng)的壓力降，爐、機(jī)運(yùn)行參數(shù)的變化，熱網(wǎng)熱用戶用汽量大小等原因都會(huì)引起壓力的變化，有時(shí)這種變化是很大的，在輸送蒸汽的過程中即使在壓力不變，由于蒸汽管道的對(duì)外散熱，也要損失掉一部分熱量，從而引起溫度的變化，導(dǎo)致蒸汽密度發(fā)生了變化。

如孔板流量計(jì)：孔板和差壓變送器輸出的是差壓信號(hào)。其質(zhì)量流量與流量計(jì)的幾何外型、差壓平方根和密度平方根有關(guān)。其質(zhì)量流量公式是第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四其中：qm——流體質(zhì)量流量Kg/s

d——節(jié)流件孔徑c——流體流出系數(shù)β——節(jié)流件孔徑與管道內(nèi)徑d/D

ρ——節(jié)流件裝置上游取壓口處的流體密度Kg/m3

ε——流束膨脹系數(shù)Δp——節(jié)流裝置上下游取壓口的壓力之差第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

孔板和差壓變送器輸出的差壓信號(hào)只和流體流速有關(guān)，而和介質(zhì)的密度、壓力、溫度無關(guān)。即對(duì)于給定的流動(dòng)速度，1MPa和0．5MPa的蒸汽，或300℃和200℃的蒸汽，對(duì)同一個(gè)孔板和差壓變送器其輸出信號(hào)是相同的。因此，對(duì)于一個(gè)孔板式蒸汽流量計(jì)如果指定在某壓力或溫度下工作，而實(shí)際運(yùn)行于不同的壓力和溫度，即在一定的差壓下，因溫度和壓力變化引起的誤差可用以下方法簡單計(jì)算：其中：e——基于真實(shí)流量的誤差，％

ρsp——指定壓力溫度下的蒸汽密度，Kg/m3

ρa(bǔ)ct——實(shí)際工況下的蒸汽密度，Kg/m3第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

應(yīng)用舉例

一

一個(gè)孔板蒸汽流量計(jì)如果指定在過熱蒸汽壓力為0．5MPa下工作，而實(shí)際的運(yùn)行壓力為0．4MPa。通過查過熱蒸汽密度表得知：在相同的溫度（290℃）下壓力為0．5MPa的蒸汽密度為1．9495Kg/m3，壓力為0．4MPa的蒸汽密度為1．5554Kg/m3。注：以上壓力是指絕對(duì)壓力，如果不告知，下面所說的壓力均為絕對(duì)壓力。其測(cè)量誤差為：e＝[√1.9495／√1.5554一1]×100％＝+11．9％第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

應(yīng)用舉例二

一個(gè)孔板蒸汽流量計(jì)如果指定在過熱蒸汽溫度為290℃工作，而實(shí)際的運(yùn)行溫度為250℃。通過查過熱蒸汽密度表得知：在相同壓力下（0．5MPa）溫度為290℃的蒸汽密度為1．9495Kg/m3，溫度為250℃的蒸汽密度為2．1081Kg/m3。其測(cè)量誤差為：e＝[√1.9495／√2.1081一1]×100％＝－3．8％第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

再如渦街流量計(jì)：

渦街流量計(jì)質(zhì)量流量公式：

qm＝（3600f／K）?ρ

f——頻率（Hz）

K——儀表系數(shù)

渦街流量計(jì)的測(cè)量探頭信號(hào)輸出只和流速有關(guān)，而和介質(zhì)的密度、壓力、溫度無關(guān)。即對(duì)于給定的流動(dòng)速度，1MPa和0．5MPa的蒸汽，或300℃和200℃的蒸汽，對(duì)同一個(gè)渦街流量計(jì)探頭其輸出信號(hào)是相同的。因此，對(duì)于一個(gè)渦街蒸汽流量計(jì)指定在某壓力或溫度下工作，而實(shí)際運(yùn)行于不同的壓力和溫度，其因溫度和壓力變化引起的誤差可用以下方法簡單計(jì)算：

e＝[ρsp／ρa(bǔ)ct一1]×100％

其中：e——基于真實(shí)流量的誤差，％

ρsp——指定壓力溫度下的蒸汽密度，Kg/m3

ρa(bǔ)ct——實(shí)際工況下的蒸汽密度，Kg/m3第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四應(yīng)用舉例三

一個(gè)渦街蒸汽流量計(jì)指定在過熱蒸汽壓力為0．5MPa下工作，而實(shí)際的運(yùn)行壓力為0．4MPa。通過查過熱蒸汽密度表得知：在相同的溫度下（290℃）壓力為0．5MPa的蒸汽密度為1．9495Kg/m3，壓力為0．4MPa的蒸汽密度為1．5554Kg/m3。其測(cè)量誤差為：e＝(1.9498／1.5554一1)×100％＝+25．3％再如：一個(gè)渦街蒸汽流量計(jì)指定在過熱蒸汽溫度為290℃下工作，而實(shí)際的運(yùn)行溫度為250℃。通過查過熱蒸汽密度表得知：在相同壓力（0．5MPa）下溫度為290℃的蒸汽密度為1．9495Kg/m3，溫度為250℃的蒸汽密度為2．1081Kg/m3。其測(cè)量誤差為：e＝(1.9498／2.1081一1)×100％＝－7．5％第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四三、蒸汽干度對(duì)于飽和蒸汽的影響

目前，用于測(cè)量蒸汽流量的流量計(jì)大部分為體積流量計(jì)。首先測(cè)得體積流量，然后通過蒸汽的密度(固定密度或根據(jù)溫度、壓力補(bǔ)償)計(jì)算質(zhì)量流量，也就是假定蒸汽為完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，這幾乎適用于所有的情況，特別是目前國內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)不同，蒸汽輸送管道沒有有效的凝結(jié)水排放。因此通過以上方法測(cè)得的蒸汽質(zhì)量不盡正確。如果不考慮蒸汽干度的影響，得出的數(shù)據(jù)會(huì)低于實(shí)際的流量。

實(shí)際的蒸汽流量和假定干蒸汽(蒸汽干度=1)所測(cè)得的流量可以用以下公式近似表達(dá)：

Qmx＝Qmd／﹝x﹞1／2

其中：Qmx——實(shí)際干度下的質(zhì)量流量kg／h

Qmd——干飽和蒸汽下的流量kg／h

x——蒸汽干度第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四通過上述公式，如果蒸汽的干度為0．95，而測(cè)量時(shí)認(rèn)為100％的干蒸汽，則實(shí)際測(cè)量誤差為:

e＝Qmx／Qmd–1

＝1／﹝x﹞1／2–1

＝1／﹝0．95﹞1／2–1

＝2．6％

因此流量計(jì)的積算儀應(yīng)該包括能設(shè)置飽和蒸汽干度的功能。但在實(shí)際工況確定蒸汽的干度也很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計(jì)入口處的蒸汽品質(zhì)，則能改進(jìn)蒸汽流量計(jì)的測(cè)量精度。

因此，對(duì)于飽合蒸汽干度的影響，應(yīng)注意干度的的修正，確保高品質(zhì)的蒸汽流經(jīng)流量計(jì)。建議在流量計(jì)的上游安裝汽水分離裝置，以提高測(cè)量正確性。

第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四四、流體相變對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響1.汽相變液相

過熱蒸汽在經(jīng)過長距離輸送后，往往會(huì)因?yàn)闊崃繐p失溫度降低而脫離過熱狀態(tài)，進(jìn)入飽和狀態(tài)，甚至部分蒸汽冷凝變成水滴而出現(xiàn)相變。這些水滴對(duì)流量測(cè)量結(jié)果究竟有多大影響，下面舉例說明。

有一常用壓力為1.0MPa的過熱蒸汽，其流量為qm，假設(shè)經(jīng)長距離輸送后有10%qm冷凝成水滴，令其為qmL,而保持汽態(tài)的部分為qms，從定義知，此時(shí)濕蒸汽的干度為

由于采用溫壓補(bǔ)償，所以按照臨界飽和狀態(tài)查表，得到此時(shí)的蒸汽(干部分)密度為ρs=5.6808kg/m3，查水密度表知此時(shí)水滴的密度為ρL=882.47kg/m3，顯然水滴與蒸汽干部分的體積流量為第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

由定義知，蒸汽干部分體積流量占濕蒸汽總體積流量之比RV為

在該例中，RV=99.93%，由此可見，在濕蒸汽中，水滴所占的體積可忽略不計(jì)。問題三：凝結(jié)成的水滴在飽和蒸汽體積流量計(jì)中有何影響？第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2.蒸汽狀態(tài)判別

蒸汽狀態(tài)判別其實(shí)比較簡單。在下圖所示的過熱蒸汽密度表示意圖中，從壓力測(cè)定值P0出發(fā)去查溫度，如果溫度測(cè)定值大于飽和溫度t1，則判別蒸汽為“過熱蒸汽”；如果溫度測(cè)定值小于t1，則判別蒸汽狀態(tài)為“過飽和蒸汽”，此時(shí)，溫度信號(hào)與壓力信號(hào)不平衡。如果溫度測(cè)定值等于t1，則判別蒸汽狀態(tài)為“飽和蒸汽”，此時(shí)溫度信號(hào)與壓力信號(hào)處于平衡狀態(tài)。如果我們沒有下面的過熱蒸汽密度表示意圖，也可以通過飽和蒸汽密度表去查溫度也可以粗略地估計(jì)一下。問題四：如何判別蒸汽處于何種狀態(tài)？第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

當(dāng)過熱蒸汽因熱量損失而脫離過熱狀態(tài)后，只可能出現(xiàn)兩種情況。一種是進(jìn)入臨界飽和狀態(tài)，另一種是進(jìn)入過飽和狀態(tài)。如果進(jìn)入臨界飽和狀態(tài)，從理論上講，流量計(jì)不會(huì)因此而增大誤差，因?yàn)樵诹髁坑?jì)流量計(jì)算公式中，根據(jù)蒸汽壓力查出的ρ與實(shí)際密度是相符的。如果進(jìn)入過飽和狀態(tài)，情況就復(fù)雜了。一般認(rèn)為，蒸汽干度較高(X≥95%)時(shí)流體可視為單相流體。溫壓補(bǔ)償可按通常方法進(jìn)行，但出現(xiàn)一定誤差。在流量計(jì)流量計(jì)算公式中，ρ是實(shí)際流體濕飽和蒸汽的密度，其值比臨界飽和狀態(tài)的大，而且干度越低密度越大。而人們根據(jù)壓力查出的是臨界飽和狀態(tài)的密度，比實(shí)際密度小，所以質(zhì)量流量計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)負(fù)誤差。在濕度不進(jìn)行測(cè)量的情況下，X是未知數(shù)，因此，測(cè)量結(jié)果偏低多少也是個(gè)未知數(shù)。

在蒸汽干度較低(X<95%)時(shí)，管道中的流體處于二相流狀態(tài)。情況嚴(yán)重時(shí)。流體分層流動(dòng)，產(chǎn)生誤差更大。問題五：過熱蒸汽在輸送過程中因熱量損失后可能是哪種狀態(tài)？3.過熱蒸汽變成飽和蒸汽第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四4.濕飽和蒸汽變成過熱蒸汽

濕飽和蒸汽變成過熱蒸汽，一般發(fā)生在濕飽和蒸汽突然較大幅度減壓，流體出現(xiàn)絕熱膨脹時(shí)。(1)相變過程

濕飽和蒸汽中的水滴，其壓力和溫度處于平衡狀態(tài)，在壓力突然降低而低于平衡壓力時(shí)，水滴部分蒸發(fā)，同時(shí)從液相和汽相中吸收汽化熱，使汽液相溫度降低。如果溫度降低得不多或蒸發(fā)前濕度較高，都會(huì)使溫度迅速降低到與新的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，建立新的平衡。這時(shí)蒸汽仍為濕飽和蒸汽。如果壓力降低得很多或蒸發(fā)前濕度較低，則因水滴蒸發(fā)而使溫度降低后仍高于新的壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，則蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài)。(2)蒸發(fā)對(duì)流量測(cè)量的影響上述蒸發(fā)發(fā)生后得到的兩種結(jié)果，前一種對(duì)我們的補(bǔ)償無影響，僅僅是蒸汽中的干部分增加，干度相應(yīng)增大。如果蒸發(fā)發(fā)生后，蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài)，而流量計(jì)又恰巧安裝在減壓之后的管道上。這時(shí)對(duì)流量計(jì)的影響分三種情況。問題六：飽和蒸汽在輸送遠(yuǎn)程中在何種情況下變會(huì)為過熱蒸汽？第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

第一種情況是設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到蒸汽變?yōu)檫^熱狀態(tài)或處于何種狀態(tài)難以確定或有時(shí)是過熱狀態(tài)有時(shí)是飽和狀態(tài)，所以采用溫壓補(bǔ)償，則上述相變對(duì)測(cè)量結(jié)果無影響。

第二種情況是設(shè)計(jì)時(shí)按飽和蒸汽考慮，而且采用壓力補(bǔ)償，則上述相變將帶來較小的誤差，即過熱蒸汽溫度同飽和溫度之差所對(duì)應(yīng)的密度差造成的補(bǔ)償誤差。

第三種情況是設(shè)計(jì)時(shí)按飽和蒸汽考慮，但采用溫度補(bǔ)償，則將過熱蒸汽溫度當(dāng)作飽和溫度去查密度表。一般會(huì)引起較大的誤差。(3)應(yīng)用舉例某一單位輸出的蒸汽為飽和蒸汽，并根據(jù)各用戶中蒸汽壓力要求值最高的一個(gè)決定供汽壓力為1.0MPa（本例中所指的壓力為表壓）。多數(shù)用戶在蒸汽總管進(jìn)換熱裝置時(shí)先經(jīng)減壓閥減壓。如下圖第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

用作蒸汽計(jì)量裝置的渦街流量計(jì)安裝在減壓(穩(wěn)壓)閥之后。原設(shè)計(jì)按飽和蒸汽考慮，采用溫度補(bǔ)償。經(jīng)減壓，蒸汽總管帶入的水滴蒸發(fā)完后汽溫仍高于飽和溫度，呈過熱狀態(tài)，現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)如上圖所示。這時(shí)流量二次表按照所測(cè)量到的溫度t2=162.4℃查飽和蒸汽密度表，得ρ2=3.4364kg/m3，而按照t2和P2兩個(gè)測(cè)量值查過熱蒸汽密度表，得密度ρ2′=2.6928Kg/m3，所以質(zhì)量流量計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)27.6%的誤差，即第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四e=（ρ2–ρ2′）/ρ2′

=（3.4364–2.6928）/2.6928=27.6%

在本例中，如果采用壓力補(bǔ)償，則根據(jù)P2=0.42MPa的信號(hào)查飽和蒸汽密度表，應(yīng)得到ρ2?=2.7697Kg/m3，則壓力補(bǔ)償時(shí)產(chǎn)生的誤差為

e=（ρ2–ρ2?）/ρ2′

=（2.7697–2.6928）/2.6928=2.8%(4)解決辦法將蒸汽流量計(jì)安裝在減壓閥之前，上述蒸汽未經(jīng)減壓時(shí)，不存在相變問題，所以，將流量計(jì)安裝在減壓閥之前，按飽和蒸汽補(bǔ)償方法處理，可保證測(cè)量精度。如果流量計(jì)只能安裝在減壓閥后面，采用溫壓補(bǔ)償。如果減壓閥的穩(wěn)壓性能較好，可將流量計(jì)上游壓力值作為一個(gè)恒定值設(shè)置到二次表內(nèi)進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。問題七：如何消除飽和蒸汽變相為過熱蒸汽對(duì)流量計(jì)的影響？第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四5、流體現(xiàn)變相一點(diǎn)體會(huì)(1)飽和蒸汽的工況補(bǔ)償，可以采用壓力補(bǔ)償，也可以采用溫度補(bǔ)償。(2)過熱蒸汽變成過飽和蒸汽后，對(duì)流量計(jì)的正確計(jì)量有一定的影響，選擇流量表及補(bǔ)償方法要特別慎重。(3)過飽和蒸汽變成過熱蒸汽后，若采用的是壓力補(bǔ)償，引入的誤差很小；若采用的是溫度補(bǔ)償，引入的誤差很大。但合理選擇儀表測(cè)量點(diǎn)位置。選用合適的補(bǔ)償方式，可將此誤差消除或降到很小。

以上我們討論的幾個(gè)比較重要但容易被忽略的影響蒸汽測(cè)量蒸汽流量的因素，當(dāng)然影響測(cè)量正確程度的因素還包括正確的安裝、流量計(jì)的選型等。第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

五、蒸汽流量計(jì)應(yīng)具有的性能

“沒有計(jì)量，就沒有管理”，為了正確測(cè)量蒸汽的流量，一個(gè)蒸汽流量計(jì)必須具備以下性能：5．1良好的再現(xiàn)性再現(xiàn)性是描述流量計(jì)能多次顯示一個(gè)確定的流量值的能力。再現(xiàn)性不應(yīng)該和測(cè)量精度混淆。一個(gè)流量計(jì)對(duì)一個(gè)確定的流量能多次顯示良好的同一性，但其值有可能是錯(cuò)誤的或者是不正確的。流量計(jì)的再現(xiàn)性有助于改進(jìn)工廠的效率、改進(jìn)工藝過程的控制。5．2

高的測(cè)量精度測(cè)量精度是衡量蒸汽流量計(jì)的顯示值和“真實(shí)”值的吻合程度。精度有兩種差別很大的方法表示：5．2．1

測(cè)量值誤差或?qū)嶋H示值誤差如果流量計(jì)系統(tǒng)的實(shí)際示值誤差為±3％，并且指示流量為1000kg／h，其“不確定值”在1030kg／h和970kg／h之間。當(dāng)流量為500kg／h時(shí)，其誤差仍然為±3％，“不確定值”在515kg／h和485kg／h之間。第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四5．2．2

F．S．D或者全量程誤差在本表示方法中，誤差以流量計(jì)的最大測(cè)量值的百分比表示。假定一個(gè)流量計(jì)其最大測(cè)量值為1000kg／h，其精度為全量程的±3％，則當(dāng)流量為500kg／h時(shí)，其“不確定值”在530kg／h和470kg／h之間?？梢钥闯觯藭r(shí)對(duì)于“實(shí)際測(cè)量值”其不確定性為±6％。并且當(dāng)流量減少時(shí)，其不確定性增大，也即誤差增大。所以在考察一個(gè)流量計(jì)的精度時(shí)，一定要注意是示值誤差還是全量程誤差。5．3

量程比

一個(gè)流量計(jì)精度很重要，但口徑選擇正確和使流量計(jì)盡可能接近用戶的實(shí)際需要也很關(guān)鍵。量程比是指一個(gè)流量計(jì)能確保給定的精度和再現(xiàn)性的范圍內(nèi)，所能測(cè)量的最大流量和最小流量之比。問題八：對(duì)于一臺(tái)量程1000kg／h流量計(jì)，F(xiàn)SD為±3％，當(dāng)流量為500kg／h時(shí)，計(jì)算其不確度？第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四下面是我公司一些常用的蒸汽流量計(jì)典型的量程比

流量計(jì)類型 典型的量程比

孔板流量計(jì) 4：l

彎管流量計(jì) 10：l

渦街流量計(jì) 從4：l至25：l取決于實(shí)際應(yīng)用

超聲波流量計(jì) 40：l至200：l

在典型的蒸汽系統(tǒng)中，蒸汽負(fù)荷有峰值，也有極端低值，如午休時(shí)間或午夜。而每個(gè)流量計(jì)的選擇是根據(jù)所處理的最大流量。例如，在某一應(yīng)用中，最大流量為1000kg/h，同時(shí)選用了一孔板流量計(jì)，一般孔板流量計(jì)的量程比為4：1，也即該流量計(jì)在1000kg／h至250kg／h內(nèi)能達(dá)到它所標(biāo)的性能。當(dāng)實(shí)際流量低于該值時(shí)，流量計(jì)不能達(dá)到它的性能，誤差開始積累。最好的情況是測(cè)量不再正確，最差的情況是流量會(huì)“丟失”。問題八：蒸汽流量計(jì)應(yīng)具有的重要性能？良好的再現(xiàn)性、高的測(cè)量精度、測(cè)量誤差小、量程比寬等

第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四在下圖的實(shí)例中，最壞情況時(shí)“流量丟失”1700kg或約一天中30％的總流量。因此，蒸汽流量希望能正確計(jì)量，有必要了解正確的蒸汽用量，同時(shí)選擇量程比足夠大的流量計(jì)以滿足蒸汽負(fù)載的變化。從長遠(yuǎn)來看，高量程比流量計(jì)很重要：高量程比能處理流量增加或減少的需要，完全消除錯(cuò)誤讀數(shù)。

量程比引起的誤差示意第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四5．4

蒸汽密度的自動(dòng)補(bǔ)償功在前面關(guān)于影響蒸汽流量正確測(cè)量中討論到，在現(xiàn)實(shí)世界中，完全恒定的蒸汽壓力、溫度是不存在的。下圖表示一個(gè)典型的飽和蒸汽應(yīng)用的變化周期。在起機(jī)階段，系統(tǒng)壓力逐漸升高至正常的5barg，然而由于工藝過程負(fù)載等各種因素的變化，系統(tǒng)的壓力總是在波動(dòng)。對(duì)于一個(gè)簡單的、沒有密度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)牧髁坑?jì)，在一天中的累計(jì)誤差是很明顯的。因此，對(duì)應(yīng)用于蒸汽系統(tǒng)的流量計(jì)必須具有自動(dòng)密度補(bǔ)償功能。

第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四六、關(guān)于蒸汽流量測(cè)量溫壓補(bǔ)償問題的探討

蒸汽流量測(cè)量中增加溫壓補(bǔ)償?shù)哪康模窃谡羝膶?shí)際工況偏離沒汁工況時(shí)，將蒸汽的密度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響予以修正。因?yàn)檎羝翘幱跉庀酄顟B(tài)，在其溫度、壓力變化時(shí)，其密度有很大的變化，如果不進(jìn)行補(bǔ)償，引起的誤差是很大的。例如設(shè)計(jì)壓力為lMPa(表壓)的飽和水蒸氣，當(dāng)壓力下跌到0．8MPa時(shí)，密度下降到設(shè)汁值的82％，若不進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，對(duì)差壓式流量計(jì)的影響是使示值升高10．4％，而對(duì)渦街流量計(jì)的影響是使示值升高21．9％。顯然，對(duì)溫度、壓力變化的流量測(cè)量對(duì)象，除直接法質(zhì)量流量計(jì)外，必須進(jìn)行溫壓補(bǔ)償。問題九：測(cè)量蒸汽流量時(shí)為何要進(jìn)行溫壓補(bǔ)償？

蒸汽處于氣相狀態(tài)，其溫度、壓力變化時(shí)，其密度有很大的變化，如果不進(jìn)行補(bǔ)償，引起的誤差是很大的。第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

但是儀表在實(shí)施溫壓補(bǔ)償時(shí)遇到了一些問題，因?yàn)樗魵庠谳斔瓦^程中難免要發(fā)生相變，例如過熱蒸汽在經(jīng)過長距離輸送后，往往因沿途損失熱量而脫離過熱狀態(tài)，進(jìn)入飽和狀態(tài)，甚至變成氣液兩相，如果仍按過熱蒸汽來處理是帶來很大的測(cè)量誤差。飽和水蒸氣在送到生產(chǎn)裝置后有的往往要先減壓再使用，我們的熱用戶所用的蒸汽也是經(jīng)過我公司的減壓閥門后到達(dá)用戶，那么，減壓后的蒸汽是處于飽和狀態(tài)還是過熱狀態(tài)等等。對(duì)于這些問題．如果處理不當(dāng)，就會(huì)引起額外的誤差。下面就以我們實(shí)際工作中所遇到的問題，結(jié)合具體的儀表進(jìn)行分析和討論。第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四1、蒸汽密度的求取流量測(cè)量中溫壓補(bǔ)償?shù)闹饕蝿?wù)是將蒸汽的溫度、壓力測(cè)量出來并據(jù)此求出蒸汽密度。我們公司內(nèi)所使用的流量二次表是WP型系列智能流量積算控制儀，熱網(wǎng)用戶所使用的大部分是濰坊奧博科技發(fā)展有限公司的MC51-A型智能流量積算儀。在該儀表中，蒸汽溫壓補(bǔ)償采用查表和內(nèi)插相結(jié)合的方法求取蒸汽密度，在儀表的EPROM中寫入二個(gè)蒸汽密度表，一個(gè)表是過熱蒸汽密度表，另一個(gè)是飽和蒸汽密度表，采用的都是國際蒸汽密度表1967IFC。其中，過熱蒸汽密度表有兩個(gè)自變量，即蒸汽溫度和蒸汽壓力。而飽和蒸汽密度表都只有一個(gè)自變量。是蒸汽壓力為自變量，還是蒸汽溫度為自變量，查出的結(jié)果都是一樣的。這樣，測(cè)得蒸汽溫度或測(cè)得蒸汽壓力都能通過查飽合蒸汽密度表求得蒸汽密度。究竟是選用查溫度為自變量還是以壓力為自變量，則在實(shí)際操作中由用戶自己選定。第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2、飽和蒸汽應(yīng)采用何種補(bǔ)償

飽和蒸汽采用壓力補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償，從本質(zhì)上來說是一樣的，因?yàn)轱柡蜖顟B(tài)的蒸汽壓力和溫度之間呈單值函數(shù)關(guān)系，從蒸汽壓力查出的密度同與此壓力相對(duì)應(yīng)溫度查出的密度是一致的。因此，采用壓力補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償都是可行的。

從節(jié)約投資和減少安裝工作量的角度來看，是溫度補(bǔ)償更合算一些，因?yàn)橐恢сK熱電阻的價(jià)格只及壓力變送器的幾十分之一到幾分之一。從補(bǔ)償精度來看，主要取決于所選的壓力變送器的精度和熱電阻的精度。因?yàn)槲覀兯x用的流量二次表精度較高，其壓力輸入通道最大誤差為±0.1%FS，而溫度輸入通道，當(dāng)溫度≤300℃時(shí)最大誤差為±0.3℃，溫度>300℃時(shí)，最大誤差0.1%MV。

下面從一實(shí)例分析不同的傳感器、變送器精度對(duì)補(bǔ)償誤差的影響。第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

有一飽和蒸汽流量計(jì)，蒸汽常用壓力1.0MPa（壓力為表壓），其飽和溫度為184.1℃，如果忽略溫度傳感器和壓力變送器安裝帶來的誤差，而且壓力變送器導(dǎo)壓管中的液柱對(duì)壓力測(cè)量的影響也已做了校正，況且選用的是A級(jí)鉑熱電阻，此時(shí)測(cè)溫最大誤差為±0.59℃，用這個(gè)測(cè)量結(jié)果去查密度表，密度可能產(chǎn)生的最大的誤差是±0.072kg/m3，這個(gè)誤差比選用0.5級(jí)壓力變送器效果略差，比1.0級(jí)壓力變送器效果略好。顯然，采用溫度補(bǔ)償方法，補(bǔ)償精度不如壓力補(bǔ)償。如果蒸汽常用壓力是其他值，上面列出的數(shù)字可能會(huì)有差異，但基本結(jié)論不會(huì)變。因此，對(duì)飽合蒸汽測(cè)量補(bǔ)償來說，壓力補(bǔ)償與溫度補(bǔ)償相比，壓力補(bǔ)償精度高一些，溫度補(bǔ)償投資省一些，具體儀表選型時(shí)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)精度要求和資金承受能力，權(quán)衡利弊得失做出抉擇。第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四七、

流量儀表的正確安裝不同原理的測(cè)量方法對(duì)安裝要求差異很大。例如有些儀表(如差壓式、渦輪式)需要長的上游直管段，以保證儀表進(jìn)口端前流動(dòng)必須達(dá)到充分發(fā)恩而另一些儀表(例如容積式、浮子式)則無此要求或要求很低。有些儀表使用說明書未詳細(xì)說明儀表應(yīng)考慮安裝位置與流動(dòng)方向、維護(hù)空間、安裝方向等要求及其影響。然而從眾多發(fā)表資料表明流量儀表測(cè)量性能受安裝狀況的影響很大。追溯流量儀表應(yīng)用不好誤差較大的原因，有很大部分是安裝不善所致。常見的錯(cuò)誤有：

①孔板進(jìn)出口面反裝；②流量傳感器安裝在流速分布不良的場所；②連接到差壓裝置的引壓管中存在不希望有的相；④安裝在有害的環(huán)境或不易接近的位置；⑤儀表處于錯(cuò)誤的流動(dòng)方向；⑥差壓式儀表引壓管線斜率不正確；⑦儀表或電信號(hào)傳輸線至于強(qiáng)電磁場下；⑧將易受振動(dòng)干擾的儀表裝于有振動(dòng)的管道。等等。

第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

因此從上面的流量表測(cè)量影響因素來看，安裝方面應(yīng)考慮的因素有：儀表的安裝方向、流動(dòng)方向、上下游管道狀況、閥門位置、防脈動(dòng)流影響、振動(dòng)、電氣干擾和維護(hù)空間等。

正確安裝流量計(jì)是確保能正確計(jì)量蒸汽的關(guān)鍵之一。由蒸汽流量計(jì)用戶在安裝流量計(jì)時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)：①管道布置方向

應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用中管道布置方向有時(shí)會(huì)影響流量表的選擇。有些儀表水平安裝和垂直安裝在測(cè)量性能上會(huì)有差別，例如流體垂直向下流動(dòng)帶給儀表轉(zhuǎn)動(dòng)元件額外力，會(huì)顯著影響性能，線性或重復(fù)性變壞。大部分儀表的安裝方向均由制造廠作出規(guī)定，應(yīng)予遵守。如安裝方向要與規(guī)定方向不一致，應(yīng)與制造廠磋商，作進(jìn)一步確認(rèn)。流量表安裝方向還取決于流體的物性如水平管道可能淀沉固體顆粒，因此測(cè)量液體的儀表最好安裝于垂直管道。有些儀表則不受安裝方向限制。第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四②流動(dòng)方向

有些流量儀表只可以在某一流動(dòng)方向工作，錯(cuò)誤安裝成反向流動(dòng)會(huì)使測(cè)量有差異，大部分流量儀表殼體標(biāo)有流動(dòng)方向，安裝時(shí)要注意。③上游和下游管道直管段

大部分流量儀表或多或少受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響，必須保證有良好的流速分布。管道布置會(huì)引入不同類型流動(dòng)擾動(dòng)，最普遍的是流速分布剖面畸變和旋渦。流速剖面畸變通常由于管路配件局部阻礙（如閥門）造成，或者受彎頭的影響。旋渦普遍是由兩個(gè)或兩個(gè)以上空間彎頭所引起的。這些影響能夠以適當(dāng)長度上游直管段或安裝流動(dòng)調(diào)整器予以改善。④管徑

非常小或非常大管徑往往限制流量儀表的選擇。因?yàn)橛行╊愋蛢x表的口徑范圍并不很寬。測(cè)量大管徑低流速或小管徑高流速的流量，可選用與管徑尺寸不同的儀表口徑，并以異徑管連接之，使運(yùn)行流速在商品儀表規(guī)定的范圍內(nèi)。使之消除選擇過低流速，儀表受到限制，過高流速則測(cè)量元件可能超速或壓力降過大而損壞儀表。第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四⑤維護(hù)空間

維護(hù)空間的重要性常被忽視。一股來說應(yīng)能進(jìn)入到儀表周圍，易于維護(hù)，并能有更換流量表的位置。⑥管道振動(dòng)

有些流量儀表(如渦街式、科氏質(zhì)量式)易受振動(dòng)干擾，應(yīng)考慮管道作可靠支撐設(shè)計(jì)。脈動(dòng)緩沖器雖可消除泵和壓縮機(jī)的影響，然而所有儀表還是應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)或脈動(dòng)安裝為宜。⑦閥門位置

流量儀表的管線上總是有控制閥和管線隔離閥?？刂崎y應(yīng)裝在儀表下游，以避免由閥產(chǎn)生任何流速分布擾動(dòng)和氣穴，從而流量表測(cè)量不正確或?qū)α髁坑?jì)造成損傷。通常儀表上下游