渦街流量計在蒸汽計量中的應用

  隨著我國經濟形勢的飛速發展、 市場競爭的日趨激烈， 各行各業都面臨著嚴峻的考驗。如何提高企業的管理水平， 如何降低生產成本以提高生產效率， 成為一個企業興衰存亡的關鍵。其中， 能源消耗是所有企業生產成本的一項重要指標， 所以正確、 合理地使用能源就成為企業管理的重要內容。其中蒸汽是各生產企業的重要能源之一， 有的直接參與化學反應， 但多數是用其熱能。所以企業在談論節能降耗一般會先想到 “蒸汽” 。
1、 測量蒸汽流量儀表的分類及選擇
目前，測量蒸汽流量的儀表主要分為渦街和差壓（孔板為主） 兩大類。蒸汽流量測量在上世紀 80 年代以前普遍采用標準孔板流量計， 但從流量儀表發展狀況來看， 孔板流量計盡管其歷史悠久、 應用范圍廣， 人們對它的研究也zui充分， 實驗數據zui完整， 但用標準孔板流量計來測量蒸汽流量， 它仍存在一些不足之處： 其一， 壓力損失較大； 其二， 導壓管、 三組閥及連接頭容易泄漏； 其三， 量程范圍小， 一般為 3： 1， 對流量波動較大易造成測量值偏低。而渦街流量計具有結構簡單， 變送器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現象。 另外， 渦街流量計的壓力損失小， 量程范圍寬， 對飽和蒸氣測量量程比可達30： 1。 因此， 隨著渦街流量計測量技術的成熟， 渦街流量計在蒸汽流量檢測中的應用比例逐年增大。
蒸汽是比較特殊的介質，有飽和及過熱兩種狀態。隨著工況 （如溫度、 壓力） 的變化， 過熱蒸汽經常會轉變成為飽和蒸汽 （如下圖）

圖中的縱坐標和橫坐標分別為 （水）蒸汽的壓力和溫度值。圖中的曲線稱作飽和曲線。曲線上的點為飽和狀態的蒸汽參數值，飽和曲線以上部分為過熱蒸汽， 以下部分為液態水。
由上圖可以看出飽和蒸汽的溫度和壓力值是一一對應的，即當飽和蒸汽的溫度或壓力有其中一值確定，另一值也就可以確定了。 例如： 150℃的飽和蒸汽對應的壓力值為0.476MPa。絕壓為 0.6Mpa的飽和蒸汽對應的溫度為 158.94℃。而過熱蒸汽的溫度和壓力并不一一對應， 在圖中是在飽和曲線以上的區域。例如： 150℃的蒸汽當其壓力值大于 0.476Mpa 時，就稱其為過熱蒸汽， 只是過熱度不同。壓力值等于 0.476MPa 時， 稱為飽和蒸汽。
2、 蒸汽流量計量中的溫度壓力補償
目前， 我國對蒸汽的計量記錄及結算值的單位基本上是質量流量， 即噸或公斤。而蒸汽流量計測量值均是體積流量， 即立方米。這就需要實時采集蒸汽的溫度和壓力， 在積算儀或計算機中計算出密度進行補償。飽和蒸汽的溫度和壓力值是一一對應的， 因而單獨通過測壓力或測溫度都可以對飽和蒸汽進行密度補償。而過熱蒸汽的溫度和壓力并不一一對應， 過熱蒸汽的密度補償必須同時測其壓力和溫度。以測量過熱蒸汽為例， 使用渦街流量計時應安裝壓力變送器和溫度傳感器采集壓力和溫度進行補償計算（如下圖） 。

另外， 干蒸汽在長距離輸送過程中， 會因熱量損失而出現部分凝結， 導致蒸汽干度降低， 變成濕蒸汽。 蒸汽的溫壓狀態在飽和曲線以下區域時我們就不能稱其為蒸汽而是水了。 飽和蒸汽實際上是水分子由液態轉變為氣態的臨界值， 飽和蒸汽由于溫度或壓力的改變部分氣態水分子轉變為液態， 即蒸汽中攜帶了部分的水時就稱其為 “濕蒸汽” ， *氣態水分子稱為 “干蒸汽” 。（1）濕蒸汽就屬性而言是兩相流體， 但在濕度不高的情況下， 可將其當作單相流體， 并用一般的流量計進行測量。
（2） 蒸汽嚴重帶水， 將使渦街流量計出現 “漏脈沖”現象， 更嚴重時， 渦街流量計會*沒有脈沖輸出。
（3） 對于蒸汽嚴重帶水影響渦街流量計正常測量的情況， 常用的處理方法是在渦街流量計上游的適當位置充分疏水。 合理布置疏水器， 保持蒸汽的過熱度， 使濕蒸汽的干度盡量提高， 能保證渦街流量計正常測量。
3、 渦街流量計在蒸汽計量中的優點
（1） 結構簡單而牢固， 無可動部件， 可靠性高， 長期運行十分可靠。
（2） 安裝簡單， 維護十分方便。 不像差壓式流量計那樣再另裝導壓管和固定支架， 即節省了安裝費用， 又減少了故障點， 還不用采取保溫措施。
（3） 檢測傳感器不直接接觸被測介質， 性能穩定， 壽命長 （針對于內藏式） 。
（4） 輸出是與流量成正比的脈沖信號， 無零點漂移，精度高。也可根據需要使其輸出 （4~20） MA 信號。
（5） 測量范圍寬， 量程比可達 1： 10 或更高。這一點對一些用汽很不平衡的用戶的蒸汽計量很有作用。
（6 ） 壓力損失較小， 運行費用低， 具有一定的節能意義。
4、 渦街流量計測量蒸汽的局限性分析
（1）對直管段的要求較高， 一般起碼要求前直管段在 15D 左右， 后直管段在 5D 左右。
（2 ） 蒸汽的水擊容易造成探頭及旋渦發生體的損傷。
（3 ） 不適合安裝在管線振動較大或干擾較強的地方。
（4） 所測介質溫度不能過高， zui高不能高于 400 度。
（5） 現在大管徑的流量表穩定性欠佳 （大于DN250MM）
渦街流量計在使用后克服了孔板流量計的諸多不足， 對飽和蒸汽的測量更準確、 更穩定，維護方便。但值得注意的是，由于孔板測量技術發展成熟， 有相應的國家標準和標準作支持， 本身結構簡單、 造價低， 耐高溫性能和抗振性能好，所以對于大中型管道，如DN200mm 以上管道， 多是采用孔板差壓式流量計， 尤其是高壓過熱蒸汽， 全部是采用孔板差壓式流量計。對于中小管道， 渦街流量計使用數量越來越多。另外由于高溫及振動對渦街傳感器的正確使用十分不利， 除采取必要的耐溫、 減振措施外， 在實際使用時， 應盡量安裝于振動小通風好的位置。如發現出現干擾的虛假信號， 應停止運行并檢查原因予以排除。另外， 測量飽和蒸汽的流體流速不得低于 5m／s， 否則， 流量計量值偏低。除上述以外， 還應注意蒸汽計量儀表的定期檢修。由于其長期處在高溫、 高壓的水蒸汽環境中， 很容易造成表件損壞、銹蝕、 雜質阻塞等， 因此需要經常維護和定期檢修。