摘要：蒸汽流量受蒸汽狀態(tài)以及蒸汽流量計(jì)的設(shè)計(jì)、安裝及密度補(bǔ)償?shù)雀鞣N因素的影響，其計(jì)量精度，特別是在小流量用汽的情況下，存在計(jì)量偏大或者計(jì)量偏小，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生計(jì)量糾紛。為了解決此類計(jì)量糾紛，筆者總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)也確實(shí)解決了計(jì)量糾紛帶來的麻煩。該文主要介紹流量計(jì)安裝經(jīng)驗(yàn)及蒸汽流量的密度補(bǔ)償。
影響蒸汽流量準(zhǔn)確計(jì)量的因素有很多，如流量計(jì)上下游安裝的直管段不足，蒸汽的密度補(bǔ)償不正確，2個(gè)冷凝罐安裝錯(cuò)誤等等。經(jīng)常會(huì)遇到在關(guān)閉蒸汽管道總閥門的情況下，流量積算儀上還有流量顯示，檢查節(jié)流裝置及引壓管等輔助設(shè)備，不堵不漏，排污正常;檢驗(yàn)差壓變送器和二次儀表等，也都合格，存在無中生有的現(xiàn)象。此類問題可以從孔板取壓口、一次閥選型、冷凝罐安裝等幾方面查找原因。該文從這幾個(gè)方面介紹實(shí)際現(xiàn)場經(jīng)常遇到的問題。
1、流量計(jì)安裝
1.1 孔板取壓口
一些流量計(jì)安裝手冊或者參考書中會(huì)介紹測量蒸汽的孔板取壓口為水平方向θ=45°引出，如圖1所示。

從圖中不難理解，冷凝罐中多余的冷凝水沿著斜坡流回母管，但是在實(shí)際現(xiàn)場中經(jīng)常選用的一次閥是針型閥，如果選用公稱通經(jīng)太小的話，使凝結(jié)水回流不暢而積在針型閥上方的引壓管內(nèi)，引起引壓管密度不一致。測量蒸汽時(shí)母管與冷凝罐進(jìn)行汽液交換包括兩部分，一是母管內(nèi)的蒸汽經(jīng)一次閥進(jìn)入冷凝罐，二是冷凝罐內(nèi)的液體返回母管。在汽液交換時(shí)如果正負(fù)壓管是完全同步，交換的方向也完全一致，孔板取壓口的差壓轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水的差壓，并不會(huì)產(chǎn)生差壓值的變化，但是實(shí)際上很難保證這種交換既同步又同向。這樣在蒸汽量小的時(shí)候，2個(gè)引壓管的密度之差乘以sin45°就會(huì)有一差值，這個(gè)差值通過一系列的計(jì)算會(huì)傳遞到變送器的差壓值，就會(huì)存在不計(jì)或者計(jì)量偏大的現(xiàn)象。如何解決上述問題，建議按照圖2安裝，水平方向取壓，盡管2個(gè)引壓管的密度還是有差異，由于θ=0°即sin0°=0，就不會(huì)存在差異值。但是還會(huì)存在示值波動(dòng)，要解決示值波動(dòng)的問題，建議將針型閥換成閘閥或者球閥，要求內(nèi)徑不小于10mm，一次閥門的公稱通經(jīng)也要不小于10mm。

1.2 冷凝罐
在用孔板測量蒸汽流量時(shí)，通常要安裝2個(gè)冷凝罐，2個(gè)冷凝罐內(nèi)液位高度相等是差壓信號不失真?zhèn)鬟f的關(guān)鍵。這2個(gè)冷凝罐必須同高度安裝，底部是出口接變送器，冷凝罐的側(cè)面是入口接孔板側(cè)，按照圖2取壓。其作用有2個(gè)：一是將蒸汽差壓信號轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水的差壓信號，以防蒸汽直接進(jìn)入差壓變送器高低壓室，燙壞儀表；二是保證引壓管兩側(cè)冷凝液位相同，起到平衡作用，冷凝罐截面積相對于引壓管截面來說要大很多，有利于維持冷凝水液位的相對穩(wěn)定。
在日常工作中，維護(hù)蒸汽流量計(jì)的時(shí)候經(jīng)常發(fā)生2個(gè)冷凝罐一個(gè)燙一個(gè)冷。正常情況下冷凝罐與母管內(nèi)的蒸汽相通，其汽相壓力與母管取壓口處一致，冷凝罐上部應(yīng)該是燙的。其中有一個(gè)冷凝罐是冷的，可以斷定罐的上部不是蒸汽。造成冷凝罐上部不是蒸汽的原因有很多：
①引壓管堵；
②一次閥堵塞；
③在取壓口和冷凝罐之間存在U型槽。
①和②這2個(gè)問題時(shí)常發(fā)生，通過定期排污，或者更換管徑大一點(diǎn)的引壓管和一次閥都可以解決此類問題。
③主要是不按照要求安裝導(dǎo)致出現(xiàn)的問題，在現(xiàn)場實(shí)際安裝過程中，安裝人員的一個(gè)將就意識(shí)，會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)測量的數(shù)據(jù)大相徑庭，所以一定要嚴(yán)格按照要求安裝流量計(jì)。

如圖3所示，取壓口和冷凝罐之間存在液封，A段管在一次閥附近形成U形水封，所以這段管的凝結(jié)水無法靠重力順暢地返回母管。A管內(nèi)的凝結(jié)水，由于流體靜力學(xué)的作用，對正在冷凝罐內(nèi)的靜壓產(chǎn)生抽吸作用，從而使差壓產(chǎn)生偏移。必須對引壓管進(jìn)行整改，如圖4所示，引壓管彎曲的弧度標(biāo)準(zhǔn)為90°，嚴(yán)格按照要求作業(yè)，消除由于安裝導(dǎo)致的誤差。

1.3 差壓變送器
采用差壓流量計(jì)測量蒸汽時(shí)，建議選用高低壓室各有2個(gè)排放口的，選擇2個(gè)排放口的目的是，當(dāng)蒸汽冷凝為水時(shí)會(huì)釋放氣體，在沒有安裝集氣罐時(shí)，差壓變送器的*上方的一個(gè)口用做排氣，可以將高低壓室的空氣排凈，如圖5所示。
2、密度補(bǔ)償
密度補(bǔ)償分兩種情況，一是通過存放在積算儀中的密度表，查找密度表中對應(yīng)的密度進(jìn)行補(bǔ)償，這種情況精度比較高;還有就是差壓、壓力、溫度信號接入PLC或DCS中，通過擬合的密度公式進(jìn)行密度補(bǔ)償。
2.1查表法
公司測量蒸汽常將渦街流量計(jì)與流量積算儀配套使用，因?yàn)橛每装辶髁坑?jì)來測量蒸汽，壓損大，引壓管、三組閥及連接頭容易泄漏;且在冬季需對引壓管進(jìn)行保溫，維護(hù)成本高。而渦街流量計(jì)壓損小，克服了傳輸中的泄漏問題，也不需要采取保溫措施，測量準(zhǔn)確度高。
方案中渦街流量計(jì)輸出的是體積流量，把體積流量信號、壓力、溫度信號直接采集到型號為SB－2100的流量積算儀，通過式(1)計(jì)算出蒸汽的質(zhì)量流量。SB－2100流量積算儀*大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過壓力、溫度可以查表判斷蒸汽是飽和蒸汽還是過熱蒸汽。當(dāng)選擇的過熱蒸汽在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)為飽和蒸汽時(shí)可自動(dòng)判斷，并按飽和蒸汽的密度進(jìn)行補(bǔ)償，若再轉(zhuǎn)回過熱蒸汽也會(huì)自動(dòng)判斷。
F=K×ρ×Dp   （1）
式中：F為質(zhì)量流量(kg/h)；K為流量系數(shù)，即渦街流量計(jì)銘*上的流量系數(shù)；ρ為密度(kg/m³)；Dp為比例信號，即渦街流量計(jì)輸出的體積流量信號的百分比。
2.2 計(jì)算法
實(shí)際現(xiàn)場也有很多是把差壓、壓力、溫度信號分別接入PLC或者DCS中的，利用孔板計(jì)算書的計(jì)算式(2)計(jì)算蒸汽流量。

式中:△P為差壓信號。
由于現(xiàn)場沒有安裝測量密度的儀表，蒸汽的密度補(bǔ)償與一般氣體溫壓補(bǔ)償不同，它是通過壓力值、溫度值查表得出密度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。過熱蒸汽和飽和蒸汽的密度擬合公式摘自《流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊》中的1967IFC公式，過熱蒸汽密度與壓力、溫度都有關(guān)，飽和蒸汽僅與壓力有關(guān)。
1)過熱蒸汽

式中：T為工況溫度(K)；P為工況壓力(0.1MPa)(表壓)。
2)飽和蒸汽

3、結(jié)束語
為了準(zhǔn)確測量蒸汽流量，在實(shí)際應(yīng)用中必須注意以下事項(xiàng)：
1)確保蒸汽流量準(zhǔn)確計(jì)量。流量計(jì)正確安裝非常關(guān)鍵。
2)蒸汽系統(tǒng)壓力和溫度的變化。為避免壓力或溫度的波動(dòng)引起的非測量性誤差，蒸汽流量測量應(yīng)增加密度補(bǔ)償功能。
3)嚴(yán)格規(guī)范蒸汽流量計(jì)的操作，防止儀表燙傷損壞。