0 前言

    隨著杭鋼節(jié)能降耗工作的不斷推進(jìn)，蒸汽計(jì)量的重要性越來(lái)越引起各部門(mén)的重視。蒸汽發(fā)生量及用量的準(zhǔn)確檢測(cè)，對(duì)于供需雙方的計(jì)量結(jié)算以及全公司蒸汽數(shù)據(jù)的平衡是至關(guān)重要的，而選用合適的蒸汽流量計(jì)是保證計(jì)量準(zhǔn)確的前提。

    1 蒸汽計(jì)量現(xiàn)狀

    公司蒸汽計(jì)量的檢測(cè)一直沿用十多年前的方法，即對(duì)直徑在100mm以上的蒸汽管道采用孔板作為節(jié)流裝置，取得差壓信號(hào)后，由差壓變送器變換為4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，再將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送至能源集控計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生計(jì)量數(shù)據(jù)；對(duì)直徑在100mm以下（含）的蒸汽管道，則將旋翼式流量計(jì)安裝在管道上進(jìn)行直接讀數(shù)計(jì)量，該方式的本質(zhì)仍為節(jié)流差壓法測(cè)量。

    2 旋渦式流量計(jì)的工作原理

    旋渦流量計(jì)的工作是應(yīng)用了卡曼流體震蕩原理。如果封閉管道內(nèi)一個(gè)三角柱物體的正面受到流體的沖擊，那么在這三角柱物體的兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生兩列交替排列的渦流。當(dāng)流體的流速達(dá)到一定的雷諾數(shù)時(shí)，這種交替渦流的頻率與流體的流速成正比。通過(guò)對(duì)頻率的測(cè)量可以得出流體的流速，從而得出對(duì)應(yīng)的流體流量。

    3 旋渦流量計(jì)和孔板的比較

    節(jié)流差壓式蒸汽流量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較穩(wěn)定，使用壽命也較長(zhǎng)。其缺點(diǎn)是，測(cè)量精度不高，重復(fù)性差，量程比窄，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)對(duì)孔板前后的直管段長(zhǎng)度要求較高，使用一段時(shí)間后如需清洗，只有等到停汽時(shí)才能進(jìn)行，大的缺點(diǎn)是帶給管道內(nèi)流體的壓損較大。而旋渦流量計(jì)具有各種規(guī)格，能適用于現(xiàn)場(chǎng)工藝計(jì)量，主要特點(diǎn)是智能化、多功能、微功耗、量程比寬，能夠就地顯示。當(dāng)蒸汽管道的直徑較大而流量較小時(shí)，利用文氏管的原理設(shè)計(jì)同樣能獲得準(zhǔn)確的測(cè)量。遇有管道震動(dòng)等外界干擾時(shí)，能利用流量積算部分的小信號(hào)切除功能消除外部的干擾。

    孔板的流量計(jì)算公式^[1]為：

    式中，q_f為工況下的體積流量（m³/s）；c為流出系數(shù)；β=d/D，d為工況下孔板內(nèi)徑（mm），D為工況下上游管道內(nèi)徑（mm）；ε為可膨脹系數(shù)；Δp為孔板前后的差壓值（Pa）；ρ₁為工況下流體的密度（kg/m³）。從上式可以看出，如果使用環(huán)境與孔板計(jì)算一致，那么孔板的測(cè)量精度是有保障的。但實(shí)際使用中隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，孔板的磨損是不可避免的。這就導(dǎo)致孔板使用時(shí)與計(jì)算時(shí)采用的數(shù)據(jù)d、D發(fā)生了變化，從而影響測(cè)量的精度和穩(wěn)定性。

    旋渦流量計(jì)的流量公式^[1]為

    式中，q_f為工況下的體積流量（m³/s）；D為表體通徑（mm）；M為旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面積之比；d為旋渦發(fā)生體迎流面寬度（mm）；f為旋渦的發(fā)生頻率（Hz）；Sr為斯特勞哈爾數(shù)。從上式可以看出，旋渦流量計(jì)也有缺點(diǎn)，即隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，管道內(nèi)的積垢使參數(shù)d發(fā)生變化，從而影響到測(cè)量精度。但由于旋渦流量計(jì)的安裝較孔板方便，故可間隔二年左右將旋渦流量計(jì)拆下進(jìn)行重新標(biāo)定，以此來(lái)保證它的測(cè)量精度。

    4 旋渦式流量計(jì)的使用

    在寒冷的冬季，經(jīng)常發(fā)生蒸汽孔板導(dǎo)壓管積液冰凍而影響蒸汽計(jì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至漲壞差壓變送器的膜盒。因此，2002年公司在管徑100mm的蒸汽管上開(kāi)始嘗試使用旋渦式流量計(jì)。使用結(jié)果證明，當(dāng)管道中的蒸汽用量很小時(shí)仍能正確計(jì)量，但要防止管道震動(dòng)頻率與流量計(jì)信號(hào)頻率無(wú)法區(qū)分情況的發(fā)生，否則將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。

    5 結(jié)語(yǔ)

    在蒸汽的計(jì)量中，從計(jì)量精度上來(lái)說(shuō)，旋渦式流量計(jì)比節(jié)流差壓式流量計(jì)所受的外界影響要小，帶給管道中蒸汽的壓損要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于孔板，且不論蒸汽用量的大小均能在表計(jì)上得到反映，同時(shí)極大地減小了正常維護(hù)量。但在大口徑蒸汽管道上的使用還有待進(jìn)一步的使用驗(yàn)證。

本文出自：蒸汽流量計(jì)  孔板流量計(jì)