摘要:由于蒸汽系统温度较高,饱和蒸汽又易变为气液两相流,相比之下测量难度大,甚至无法测量,因此对蒸汽测量系统的要求就要高于其他普通介质测量,有些计量器具满足不了要求。各厂级间的蒸汽计量争议较大,从长远来看,蒸汽计量工作迫切需要提高精度。本课题讨论多参数涡街流量计对蒸汽计量的应用。
1前言
蒸汽作为重要的二次能源，在节能降耗领域有着很重的角色,承钢的能源短缺，降成本是重中之重要考虑的。进行节能降耗活动,首先想到的应是计量,只有准确的计量才有资格说节能了多少。随着公司蒸汽计量网络的完善，各加热炉都进行了蒸汽回收的计量。承钢在节能减排这.-块应重点想到蒸汽的利用,但怎么衡量节能减排的量,蒸汽计量就尤为显的重要。
2蒸汽流量的测量的知识
2.1.蒸汽流量测量不准确是的原因
2.1.1过热蒸汽
蒸汽是比较特殊的介质，一般情况下所说的蒸汽是指过热蒸汽。过热蒸汽是由饱和蒸汽加热升温获得。其中绝不含液滴或液雾，属于实际气体。过热蒸汽的温度与压力参数是两个独立参数，其密度应由这两个参数决定。
过热蒸汽在经过长距离输送后,随着工况(如温度、压力)的变化,特别是在过热度不高的情况下，会因为热量损失温度降低而使其从过状态进入饱和或过饱和状态，转变成为饱和蒸汽或带有水滴的过饱和蒸汽。饱和蒸汽突然大幅度减压，液体出现绝热膨胀时也会转变成为过热蒸汽,这样就形成汽液两相流介质。
2.1.2饱和蒸汽
未经过热处理的蒸汽称为饱和蒸汽。它是无色、无味不能燃烧又无[wiki]腐蚀[/wiki]性的气体。饱和蒸汽中液滴或液雾的含量反映了蒸汽的质量,一般用千度这一参数来表示。蒸汽的干度是指单位体积饱和蒸汽中干蒸汽所占的百分数，以“x”表示。
准确计量饱和蒸汽流量比较困难，因为饱和蒸汽的干度难以保证，一般流量计都不能准确检测双相流体的流量，蒸汽压力波动将引起蒸汽密.度的变化,流量计示值产生附加误差。所以在蒸汽计量中，必须设法保持测量点处蒸汽的干度以满足要求,必要时还应采取补偿措施,实现准确的测量。
2.2测量的分析
目前使用流量仪表测量蒸汽流量，测量介质都是指单相的过热蒸汽或饱和蒸汽。对于相流经常变化的蒸汽,肯定会存在测量不正确的问题。这个问题的解决方法是保持蒸汽的过热度，尽量减少蒸汽的含水量,例如加强蒸汽管道的保温措施,减少蒸汽的压力损失等,以提高测量的正确率。然而这些方法并不能彻底解决蒸汽流量测量不正确的问题，解决这一问题的根本办法是开发-种可测两相流动介质的流量仪表。
用于检测气体流量的流量计种类很多，以速度式和容积流量计应用最普遍，它们的共同特点是只能连续测定工况下的体积流量，而体积流量又是状态的函数，工作状态下的体积流量不能确切的表示实际流量，工程上-般都以标准状态体积流量或质量流量表示。所谓标准状态体积是0℃、1个标准大气压下的气体体积或20℃、1个标准大气压下的体积。以质量流量为计量单位的情况,目前应用不多。采用刻度气体流量计时,选定气体正常温度、压力为设计条件，将设计状态下的体积流量折算为标准体积流量或质量流量，其折算系数中含有气体密度的因素，当气体介质的工作状态偏离设计状态,流量示值将产生误差。此外气体介质的组成、含量或温度的变化,对流量测量也产生影响，所以蒸汽流量的测量更需要采取补偿措施，并且因蒸汽的状态变化补偿因素也比较复杂。
过热蒸汽的密度由蒸汽的温度、压力两个参数决定,而且在参数的不同范围内,密度的表达形式也不相同,无法用同一通式表示,所以不能获得统一的密度计算公式,只能个别推导求得温度、压力补偿公式。在温度、压力波动范围较大的场合,除进行温度、压力补偿外,还需要考虑对气体膨胀系数ε的补偿。
无论采用何种流量计检测饱和蒸汽的流量，在蒸汽压力波动的条件下工作，必须采取压力补偿措施,这是因为在流量方程中，都含有蒸汽密度的因素,工作条件与设计条件不一致时,读数会产生误差，误差的大小和工作压力与设计压力偏差的大小有关,P实>P设将出现负误差,否则将出现正误差。蒸汽的干度条件是关系到能否准确计量蒸汽流量的重要条件，目前正在研制在线蒸汽干度检测仪表，待干度仪表应用于蒸汽流量计量与补偿系统,必将进一步提高计量的准确性。目前应采取以下三项措施:
(1)输送蒸汽的管路必须有良好的保温措施防止热量损失。
(2)在蒸汽管路上要逐段疏水,在管道的最
低处及仪表前的管道上应设置疏水器，及时排出冷凝水。
(3)锅炉操作中应避免出现汽包液位过高现象,尽量减少负荷出现大的波动。
2.3流量仪表的选型
对于蒸汽计量在选择流量仪表时应考虑5个主要因素:被测流体特性、生产工艺情况、安装条件、维护需求以及流量仪表的特性。这里,着重讨论流量仪表的特性、安装条件，维护需求以及选用流量仪表应注意的几个问题。目前,测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计、差压式(孔板流量计、均速管、弯管)流量计、分流旋翼式流量计、阿牛巴流量计、浮子式流量计等。
本课题讨论多参数涡街流量计对蒸汽计量的应用,是因为其测量几乎不受流体参数(温度压力密度黏度)变化的影响。
3涡街流量计
涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种新型流量计，由于它具有其它流量计不可兼得的优点,70年代以来得到了迅速发展。据介绍,现在日本、欧美等发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升,已经广泛用于各个领域,将在未来流量仪表中占主导地位，是孔板流量计的理想替代产品。
3.1涡街流量计的特点
(1)结构简单牢固,无可动部件,长期运行十分可靠;
(2)维护十分方便,安装费用低;
(3)传感器不直接接触介质，性能稳定,寿命长;
(4)输出是与流量成正比的脉冲信号,无零点漂移,精度高,并方便与计算机联网;
(5)测量范围宽,量程比可达1:10;
(6)压力损失小,运行费用低,更具节能意义;
(7)在一定的雷诺数范围内,输出信号频率不受流体物理性质和组分变化影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表.的系数;
(8)应用范围广,气体、液体的流量均可测量;
(9)检定周期为2-4年。
3.2涡街流量计的局限性
(1)涡街流量计是一种速度式流量计,旋涡分离的稳定性受流速影响，故它对直管段有一定.的要求,一般是前10D、后5D;
(2)测量液体时,上限流速受压损和气蚀现象限制,一般是0.5--8m/s;
(3)测量气体是,上限流速受介质可压缩性.变化的限制，下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制,蒸汽是8-25m/s;
(4)应力式涡街流量计对振动较为敏感,故在振动较大的管道安装流量计时，管道要有一定的减震措施;
(5)应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，-般为-40-+300℃。
4涡街流量计的安装规范
(1)传感器上游应尽量避免安装调节阀或半开阀门，调节阀或半开阀门安装在传感器的下游8DN(通径的八倍)之后。
(2)涡街流量传感器的上游侧和下游侧应有较长的直管段。其上、下游直管段长度根据管道状况不同而不同，直管段的具体安装长度和要求见下图3。
(3)安装传感器的直管段应尽可能的与传感器通径(DN)-致。若无法一致时,应采用比传感器通径略大的管径，误差要≤3%并不超过5mm。
(4)被测介质含有较多杂质时,应在传感器上游直管段要求的长度以外加装过滤器。
(5)传感器应避免安装在有机械振动的管道上，并尽量避开强电磁场干扰。当振动不能避免时，应考虑在传感器前后约2DN处的直管段上加固定支架。
5安装步骤.
(1)将配备的专用法兰分别焊接到上游和下游直管段上，应使专用法兰与直管段的内径严格保持垂直和同心。
(2)将传感器夹装在焊有专用法兰的上、下游直管段.上,并用螺栓紧固。应使上游和下游直管段与传感器保持同心。
(3)应注意传感器的流向标志要与管道内流体的流向一致。
6防爆型传感器的安装要求
防爆型传感器必须与合适的关联设备安全栅组成本质安全型防爆系统(见图4),通过电源.信号安全栅再连接到流量显示仪表上。
(1)安装前应在安全场所将传感器与防爆安全栅通电检查,无异常后再进行安装。在易爆场所安装传感器,应避免传感器由高处坠落,不允许用重物敲击传感器和管道。
(2)传感器必须与指定的安全栅组成防爆系统方可有效。与其它设备组成系统时,防爆性能.消失。绝对不允许将安全栅安装在危险场所。传感.器与安全栅之间连接屏蔽电缆的分布电容和电感必须符合防爆铭牌上的规定值。.
7安装涡街流计时应特别注意
(1)专用法兰与直管段焊接时,应卸下传感器,一定不能带着传感器焊接法兰。
(2)传感器安装前,法兰凹槽内必须放好密
封圈。
(3)取压点和测温点，应分别在传感器的下游3-5DN处和6~8DN处见图5。
(4)高温管道进行保温处理时,不要将传感器包起来,以免导致损坏。
(5)连接涡街流量计的电缆走向,应尽可能远离强电磁场的干扰场合。绝对不允许与高压电缆一起敷设。屏蔽电缆应尽量缩短,最大长度不超，过500米,且不得盘卷,以减少分布电感。
8结束语
蒸汽流量测量还有很多问题亟待解决，在开发新的测量技术的同时，我们更应注重运用现代科学手段,进行应用技术深层次的开发,切实有效地解决一些实际问题。
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