供熱行業(yè)中，蒸汽流量測不準(zhǔn)是普遍問題，其中主要原因分析如下。 1．蒸汽的特點(diǎn) 蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，隨著工況（如溫度、壓力）的變化，過熱蒸汽經(jīng)常會轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽，形成汽液兩相流介質(zhì)。對于相流的經(jīng)常變化的蒸汽，使用目前流量儀表測量氣流量，肯定會存在測不準(zhǔn)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，以提高測量的準(zhǔn)確度。然而這些方法并不能*解決蒸汽流量測不準(zhǔn)的問題，解決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。 2．流量儀表的選型 至今為止，工業(yè)用流量儀表種類多達(dá)60余種，之所以這樣，因為*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使用的流量儀表，每種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，需要在作出zui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。 在選擇流量儀表時應(yīng)考慮5個主要因素：被測流體特性、生產(chǎn)工藝情況、安裝條件、維護(hù)需求以及流量儀表的特性。對蒸汽計量而言，同樣要考慮以上5個因素。這里，著重討論流量儀表的特性、安裝條件、維護(hù)需求以及選用流量儀表應(yīng)注意的幾個問題。 目前，測量蒸汽流量的儀表主要有渦街流量計、差壓式（孔板、均速管、V錐、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，這里主要討論渦街流量計、孔板流量計、彎管流量計、和V錐流量計。 2.1 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，由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點(diǎn)，70年代以來得到了迅速發(fā)展。據(jù)介紹，現(xiàn)在日本、歐美等發(fā)達(dá)國家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(diǎn)： ①結(jié)構(gòu)簡單牢固，無可動部件，長期運(yùn)行十分可靠； ②維護(hù)十分方便，安裝費(fèi)用低； ③傳感器不直接接觸介質(zhì)，性能穩(wěn)定，壽命長； ④輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點(diǎn)漂移，精度高，并方便與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)； ⑤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)； ⑧應(yīng)用范圍廣，氣體、液體的流量均可測量； ⑨檢定周期為2-4年。 同時渦街流量計也存在以下一定的局限性： ① 渦街流量計是一種速度式流量計，旋渦分離的穩(wěn)定性受流速影響，故它對直管段有一定的要求，一般是*D、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0.5-8m/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8-25m/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℃。 2.2 孔板流量計 孔板流量計應(yīng)用歷史悠久，有標(biāo)準(zhǔn)，理論精度高，應(yīng)用十分普遍，但經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)孔板流量計有以下不足： 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； ② 安裝較為麻煩，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，局限性大； ⑤ 若安裝不正確，容易發(fā)生蒸汽泄漏； ⑥ 壓力損失較大，運(yùn)行費(fèi)用高。 2.3 彎管流量計 ① 結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。彎管傳感器實際上是一個90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭，沒有比它結(jié)構(gòu)更簡單的流量傳感器了。隨著機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化管理的不斷完善，用作彎管傳感器的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制彎頭其質(zhì)量越來越好，價格也越來越低； ② 無任何附加節(jié)流件或插入件，可大大降低流體在管道內(nèi)輸送的動力消耗，節(jié)約能源，尤其對那些大系統(tǒng)、大管徑、低壓頭的測量對象好處更加明顯?！ ∠旅媾e一個簡單的例子予以說明。為維持一臺安裝在每小時數(shù)千噸流量供熱管道的孔板流量計正常運(yùn)行，一個采暖季節(jié)約需多耗電數(shù)萬度，折合人民幣數(shù)萬元。這里僅考慮孔板流量計壓力損失為幾千帕，實際運(yùn)行時遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個值。即便是這幾千帕的壓力損失，它所造成的附加運(yùn)行費(fèi)用也是不可忽視的。表1給出的數(shù)據(jù)為目前熱力管網(wǎng)用主管道流量范圍在不同的壓力損失時，孔板流量計引起的循環(huán)泵額外耗電量、電耗費(fèi)用、折合標(biāo)準(zhǔn)煤量、購煤費(fèi)用的單臺孔板流量計在一個取暖季節(jié)運(yùn)行費(fèi)用的數(shù)據(jù)，其中運(yùn)行天數(shù)按120天、電價按0.35元／度、標(biāo)準(zhǔn)煤價按200元/t計算。 表一壓力損失千帕 流量 m3•h-1 耗電量 kw•h 電費(fèi)萬元 煤量 t 煤費(fèi)萬元 運(yùn)行費(fèi)用萬元 30 2000 48000 1.68 5.90 0.118 1.562 4000 96000 3.36 11.79 0.2358 3.1242 8000 192000 6.72 23.58 0.4616 6.2584 10000 240000 8.40 29.48 0.5896 7.8104 20 2000 32000 1.12 3.93 0.0786 1.0414 4000 64000 2.24 7.86 0.1572 2.0828 8000 128000 4.48 15.72 0.3144 4.1656 10000 160000 5.60 19.65 0.3930 5.207 10 2000 16000 0.56 1.965 0.0393 0.5207 4000 32000 1.12 3.93 0.0786 1.0414 8000 64000 2.24 7.86 0.1572 2.0828 10000 80000 2.80 9.825 1.1965 2.6035 由表1可見，一個流量為4000m3/h的中型熱網(wǎng)，當(dāng)孔板壓力損失為30千帕?xí)r，僅一臺孔板流量計就多耗9.6萬度電，運(yùn)行費(fèi)用為3.12萬元，對于流量為10000m3/h的大型熱網(wǎng)，額外耗電量達(dá)24萬度，運(yùn)行費(fèi)用7.8萬元。而彎管流量計是沒有附加阻力損失的，如果用彎管流量計替代孔板流量計進(jìn)行計量，就可大大地減少運(yùn)行費(fèi)用，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益； ③ 彎管流量計傳感器耐磨損，對微量磨損不敏感； ④ 可采用直接焊接法進(jìn)行安裝，使現(xiàn)場跑冒滴漏的麻煩得到*的解決； ⑤ 適應(yīng)性強(qiáng)，量程范圍寬，直管段要求不嚴(yán)。只要是可以用孔板、渦街、均速管流量計來測量的管道內(nèi)流體流量都可以用彎管流量計進(jìn)行測量，而且在耐高溫、耐高壓、耐沖擊、耐振動、耐潮濕、耐粉塵等方面，彎管流量計遠(yuǎn)優(yōu)于其它流量計?！ ∪绺邷亍⒏邏?、沖擊、振動，對于渦街流量計來說其使用性是十分有限的，這與其測量原理有關(guān)，實測測量結(jié)果產(chǎn)生較大的附加誤差影響了測量精度，造成測量不準(zhǔn)。所有這些問題對彎管流量計來說都不存在。 彎管流量計的量程比可達(dá)1：10，對于蒸汽，它的適用范圍為0-70m/s，可以較好地滿足蒸汽流量測量的要求。彎管流量計由于其特殊的測量原理，使其在實際應(yīng)用時對直管段的要求不嚴(yán)格，一般只要求前5D、后2D即可，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他流量測量裝置的要求； ⑥彎管流量計精度高，重現(xiàn)性好，測量精度可達(dá)1.14％，重現(xiàn)性精度可達(dá)0.2％，一次安裝后，不再需要重復(fù)拆裝，因此，其安裝精度也能得到*保證。 ⑦彎管流量計的標(biāo)定比較麻煩，彎頭的制作沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，很難控制其加工精度，另外計算方式是獨(dú)立的，其通用性較差，從而影響了其普遍應(yīng)用推廣。 2.4 塔形（V型錐）流量計 以孔板、噴嘴和文丘里管為代表的差壓式流量計（統(tǒng)稱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置）已統(tǒng)領(lǐng)流量領(lǐng)域近百年，其優(yōu)點(diǎn)是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)簡單牢固、易于加工制造、價格低廉、通用性強(qiáng)。近百年來人們從未間斷過對它們的研究和改善工作，但是由于先天結(jié)構(gòu)上的缺陷，其本身固有的一些缺點(diǎn)，至今仍然沒能得到很好的解決。如：流出系數(shù)不穩(wěn)定、線性差、重復(fù)性不高從而影響到準(zhǔn)確度也不高?？装迦肟阡J角這個關(guān)鍵部位易磨損、前部易積污、量程比小、壓力損失大，特別是十分苛刻的直管段要求在實際使用中很難滿足等。 為了克服上述這些不足，人們曾研制出1/4圓孔板、錐形入口孔板、圓缺孔板、偏心孔板、楔形孔板、可更換孔板、彎管等諸多的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，試圖解決這些問題。但是這些節(jié)流件同標(biāo)準(zhǔn)孔板一樣，大都沒有突破“流體中心突然收縮”這個模式，只是或多或少改善了局部某一個問題，并沒有從根本上*解決所有問題, 這種改進(jìn)工作到了80年代中期才有了突破性的發(fā)展：塔形流量計出現(xiàn)打破了沿襲近百年的模式結(jié)構(gòu)，使得節(jié)流式差壓儀表發(fā)生了“質(zhì)的飛躍”。 塔形流量計的重大突破在于：變流體在管道中心收縮為管道邊璧逐漸收縮，即利用同軸安裝在管道中的塔形體（節(jié)流件），迫使流體逐漸從中心收縮到管道內(nèi)邊壁而流過塔形體，通過測量塔形體前后的壓差來得到流體的流量。正是這個邊璧收縮的結(jié)構(gòu)，使得塔形流量計具有了一系列其他差壓儀表無法相比的優(yōu)點(diǎn)，*克服了以孔板為代表的傳統(tǒng)差壓儀表的諸多缺點(diǎn)。經(jīng)過國內(nèi)外10多年的應(yīng)用和多次測試，已充分證明它能在極短的直管段條件下，以更寬的量程比對各種流體（包括臟污、低流速）進(jìn)行更準(zhǔn)確更有效的測量。從此揭開了差壓式流量儀表劃時代的嶄新一頁?？梢灶A(yù)言，隨著人們對它逐漸認(rèn)識、了解、熟悉和掌握，V 形內(nèi)錐節(jié)流裝置由一種非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置晉升為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，即隨著國家關(guān)于V 形內(nèi)錐節(jié)流裝置的標(biāo)準(zhǔn)的出臺，它必將逐漸和*取代以孔板為代表的傳統(tǒng)差壓儀表。 塔形流量計的國家標(biāo)準(zhǔn)還沒有出臺，目前國內(nèi)一些專家對于塔形流量計的應(yīng)用還有質(zhì)疑，并且標(biāo)定取證也很麻煩，在目前情況下，用于貿(mào)易結(jié)算的表須逐臺標(biāo)定，手續(xù)煩瑣，費(fèi)用高，影響推廣使用。 綜上所述，蒸汽流量儀表的選用是非常重要的，準(zhǔn)確測量蒸汽流量是生產(chǎn)部門都需要和普遍關(guān)心的問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高測量水平，減少能耗指標(biāo)的呼聲越來越高。因此，應(yīng)針對生產(chǎn)實際情況，做一些細(xì)致的技術(shù)工作，切實探索出一條蒸汽流量測量的成功之路，乃是當(dāng)務(wù)之急！
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