摘要：蒸汽流量受蒸汽狀態(tài)以及蒸汽流量計的設(shè)計、安裝及密度補償?shù)雀鞣N因素的影響，其計量精度，特別是在小流量用汽的情況下，存在計量偏大或者計量偏小，經(jīng)常會產(chǎn)生計量糾紛。為了解決此類計量糾紛，筆者總結(jié)了一些經(jīng)驗，這些經(jīng)驗也確實解決了計量糾紛帶來的麻煩。該文主要介紹流量計安裝經(jīng)驗及蒸汽流量的密度補償。
影響蒸汽流量準(zhǔn)確計量的因素有很多，如流量計上下游安裝的直管段不足，蒸汽的密度補償不正確，2個冷凝罐安裝錯誤等等。經(jīng)常會遇到在關(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。該文從這幾個方面介紹實際現(xiàn)場經(jīng)常遇到的問題。
1、流量計安裝
1.1 孔板取壓口
一些流量計安裝手冊或者參考書中會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，并不會產(chǎn)生差壓值的變化，但是實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候，2個引壓管的密度之差乘以sin45°就會有一差值，這個差值通過一系列的計算會傳遞到變送器的差壓值，就會存在不計或者計量偏大的現(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個引壓管的密度還是有差異，由于θ=0°即sin0°=0，就不會存在差異值。但是還會存在示值波動，要解決示值波動的問題，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，通常要安裝2個冷凝罐，2個冷凝罐內(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：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)蒸汽流量計的時候經(jīng)常發(fā)生2個冷凝罐一個燙一個冷。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個問題時常發(fā)生，通過定期排污，或者更換管徑大一點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)場實際安裝過程中，安裝人員的一個將就意識，會導(dǎo)致流量計測量的數(shù)據(jù)大相徑庭，所以一定要嚴(yán)格按照要求安裝流量計。

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
采用差壓流量計測量蒸汽時，建議選用高低壓室各有2個排放口的，選擇2個排放口的目的是，當(dāng)蒸汽冷凝為水時會釋放氣體，在沒有安裝集氣罐時，差壓變送器的*上方的一個口用做排氣，可以將高低壓室的空氣排凈，如圖5所示。
2、密度補償
密度補償分兩種情況，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)行密度補償。
2.1查表法
公司測量蒸汽常將渦街流量計與流量積算儀配套使用，因為用孔板流量計來測量蒸汽，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)計算出蒸汽的質(zhì)量流量。SB－2100流量積算儀*大的一個優(yōu)點是，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行過程中轉(zhuǎn)為飽和蒸汽時可自動判斷，并按飽和蒸汽的密度進(jìn)行補償，若再轉(zhuǎn)回過熱蒸汽也會自動判斷。
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，即渦街流量計輸出的體積流量信號的百分比。
2.2 計算法
實際現(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，利用孔板計算書的計算式(2)計算蒸汽流量。

式中:△P為差壓信號。
由于現(xiàn)場沒有安裝測量密度的儀表，蒸汽的密度補償與一般氣體溫壓補償不同，它是通過壓力值、溫度值查表得出密度進(jìn)行補償?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，在實際應(yīng)用中必須注意以下事項：
1)確保蒸汽流量準(zhǔn)確計量。流量計正確安裝非常關(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引起的非測量性誤差，蒸汽流量測量應(yīng)增加密度補償功能。
3)嚴(yán)格規(guī)范蒸汽流量計的操作，防止儀表燙傷損壞。