蒸汽流量计量研究与实践探讨

蒸汽的流量计量在流量计量领域中占有重要的位置，随着人们节约能源意识的提高，蒸汽的流量计量也越来越受到重视。但蒸汽的流量计量存在的问题较多，集中反映在蒸汽流量计量误差方面。本文从蒸汽的性质和蒸汽仪表的使用两方面分析造成蒸汽计量误差超差的原因。

一、蒸汽的性质

蒸汽分过热蒸汽和饱和蒸汽两种，其中饱和蒸汽又分为干饱和蒸汽和湿饱和蒸汽。热电厂提供的蒸汽属过热蒸汽，锅炉提供的蒸汽属饱和蒸汽。

过热蒸汽：在一定压力下，温度高于该压力下的饱和温度的蒸汽。

干饱和蒸汽：不含液体的饱和蒸汽。

湿饱和蒸汽：蒸汽和液体处于两相平衡状态。

在一定压力下，蒸汽的状态随温度的改变而改变，当蒸汽温度降低时，蒸汽由过热状态变为饱和状态，此时为两相。目前我们用于蒸汽计量的仪表，只适用于单相流，而不能计量湿饱和蒸汽，所以当蒸汽为湿饱和蒸汽时，就会造成超差。另外，即使对于过热蒸汽和干饱和蒸汽，其密度也会随温度降低而逐渐变大。因此，在目前的测量条件下，要准确计量蒸汽流量，必须保证蒸汽为过热蒸汽或干饱和蒸汽，并且确定蒸汽为何种状态，从而确定蒸汽的相关参数。

二、蒸汽流量计量仪表

蒸汽流量计量仪表有差压式流量计和速度式流量计两类。本文以差压式流量计中常用的孔板和速度式流量计中常用的涡街流量计为

例进行分析。

1、孔板差压式流量计

工作原理：差压式流量计以伯努利方程和连续性方程为基础，当流体流过孔板时，在其两侧产生差压，而这一差压与流量的平方成正比。

ρπ

ε⋅∆⋅⋅⋅=p d E c q m 242 （1）

式中：c ——流量系数；

E ——常数；

ε——气体膨胀系数；

d ——开孔直径；

ΔP ——差压；

ρ——上游流体密度。

由式（1）可知，对确定的孔板，流量与差压和上游流体的密度有关。

随着差压变送器的发展，差压测量水平的不断提高，目前差压测量基本能满足要求。在蒸汽输送过程中，由于温度变化，所以其密度也相应地变化。目前，孔板差压式流量计不能对蒸汽的密度进行直接或间接的测量，大多数采用固定值输入，这就导致了误差的产生。

例：对压力p=0.1Mpa 的蒸汽，当温度从290℃降到280℃时，查蒸汽密度表得密度变化范围3)39277.0~38580.0(m kg 。

按（1）式计算， %0.1=∆m q

2、涡街流量计

工作原理：在流体中放置一个非流线型旋涡体，就会在发生体两侧交替地分离释放两列有规律的交错排列的旋涡，在一定的速度范围内，旋涡的分离频率正比于流速。

ρπ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=

D d S fd D q t m 25.1142 （2）

式中：f ——旋涡发生频率；

d ——柱体迎流面宽度；

S t ——斯特罗哈数；

D ——管道内径；

ρ——流体密度。

由（2）式可知，对确定的涡街流量计，其蒸汽流量计量误差，主要由流体密度引起。

目前大多数涡街流量计在对蒸汽流量进行测量时，一般不能同时测量密度，这是误差的主要来源之一。

例：对压力p=0.1Mpa 的蒸汽，当温度从290℃降到280℃时，查蒸汽密度表得密度变化范围3)39277.0~38580.0(m kg 。

按（2）式计算， %8.1=∆m q

三、结论

由以上分析可知，蒸汽密度对蒸汽流量计算的影响是不可忽视的。随着电子技术的发展，实现了温度、压力的实时测量，从而可以间接得到实时测量的密度，这将大大提高蒸汽测量的精度。