蒸汽流量测量方案

蒸汽流量测量方案

概述

节流式流量计在蒸汽计量中占有重要的地位。节流式流量计技术成熟，特别是标准节流装置按标准（ISO5167：1、GB/T2624-93）设计、制造就无须实流标定，是其它流量计无法比拟的。在蒸汽测量研究上，国内外学者用标准节流装置进行了大量的试验，给出了修正的数学模型，所以采用标准节流装置测量蒸汽有明显的优越性。实际上，目前我国占蒸汽用表90%以上的仍采用标准孔板节流装置。但用孔板测量蒸汽在实际使用中存在以下明显缺点：

◆蒸汽流速较高，对节流件的冲击较大，孔板（尤其是大口径）磨损变形较

严重，大大影响了孔板的精度。

◆检定周期短，标准规定为1年。

◆量程比窄，一般为3：1。

◆冬季运行需要保温伴热，运行维护工作量大。

◆压力损失比较大，能耗较大。

本方案中一次表采用YJLB一体化喷嘴流量计，二次表采用FC2000流量计算机。系统具有以下特点：

◆节流件采用ISA1932喷嘴，耐磨损和抗冲击，检定周期为4年。

◆系统精度为1%。

◆量程比窄，可达10：1。

◆冬季运行无需保温伴热，运行维护工作量小。

◆压力损失小，节能降耗明显。

ISA1932喷嘴

标准孔板的一个缺点是入口直角锐利度在流体冲刷下易发生钝化，据悉国内

有关部门曾对新装孔板进行跟踪校验，在孔板连续使用2—3个月时，钝化引起流出系数偏度在1—3%，各别严重的在4%以上，这已引起了人们的高度重视。目前，解决标准孔板钝化问题的最好方法是采用标准喷嘴，由于喷嘴的入口为光滑曲面，不易磨损（见上图）。它的流出系数非常稳定，所以JJG640-94规程规定ISA1932喷嘴的检定周期为4年。再者，喷嘴在相同流量和相同β值条件下，阻力损失比孔板小得多(仅为孔板的50-60%)，长期运行情况表明，由于喷嘴在结构上的优势具有耐冲击抗变形的优点，适应于高温、高压、高流速介质。

从节流式流量计发展历史看，影响标准喷嘴广泛应用的原因是因为其制造成本高，特别是在传统的已知流量、差压，求开口径的传统设计模式下，仅因为开孔径有些偏差，而废弃一个节流件。如果引入定值节流件的概念，就可以改变这种状况。定值节流件是指对每种口径的管道，配以有限数量（3-5个）的节流件，其β值按优选数系选用，改变节流件对号入座的缺陷，将已知流量、差压，计算开孔径的方法改为已知开孔径、差压，求流量或已知开孔径、流量，求差压的方法，在制造方面节流件由单件生产方式转为标准化的批量生产，使采用数控机床进行加工成为可能，大大降低了成本。为扩大应用创造了条件，这既便于质量监督与管理，同时也给用户带来了极大的方便。

YJLB一体化喷嘴流量计

节流式流量计的系统构成比较复杂，有较长的引压管，容易阻塞，冬季运行还需对引压管、冷凝系统进行保温、伴热，稍有不慎便造成故障，且仪表的维护工作量大。YJLB一体化喷嘴很好的解决了上述问题，一体化喷嘴是将节流件和差压变送器做成一体，并装有防冻隔离器，不仅缩短了引压管线，还省去了冷凝和排污系统，使系统构成简单，无需保温供热，在减少维护量的同时，也节省了能源。

另外，受季节和工况的影响，蒸汽的流量测量范围变化比较大，在没有采用宽量程技术的节流式流量计，超测量范围现象十分普遍，这造成了很大的测量误差，随着智能化差压变送器广泛应用，利用手操器迁移现场差压变送器的量程成为可能，但问题是迁移量程的依据；人工计算是一项烦杂工作，不仅耗时，而且往往因数据查寻引入偏差，利用《节流装置设计计算及管理软件》，它有丰富准确的数据资料，可以在数分钟完成：已知开孔径、流量、求差压或已知开孔径、差压、求流量的计算，为现场仪表提供准确数据。这不仅使工作更为便捷，也大大提高了节流式流量计的管理水平。

FC2000系列流量计算机实现宽量程

虽然引起孔板流量计误差因素很多，诸如直管段条件、安装条件等都可通过设计与施工予以保证，但超测量范围是引起误差的主要原因，特别是用在流量变化范围大的情况下，使仪表在相当长时间内工作在测量范围以外，所以解决扩展测量范围问题是解决问题的关键所在。智能化宽量程的差压变送器和补偿功能更为完善的流量计算机的问世，使我们能拥有宽量程的智能化节流式流量计成为可

能。归纳起来它应具备三个条件：1.智能化的宽量程差压变送器（差压范围为100：1）。2.差压变送器与流量计算机之间数字通讯（Hart 协议）除能满足全量程差压信号传递的准确性，而且能够自动迁移测量范围。3.流量计算机不仅可根据温度、压力等工况参数对工况流量进行修正，还可以实时计算流出系数C 、流速可膨胀性系数ε等。符合上述条件的宽量程智能化差压式流量计，在满足准确度同时，流量测量范围可真正达到10：1(或更宽)，节流式流量计的这一飞跃是多项技术进步的成果，它改变着人们对节流式流量计的传统认识。

流量系数C 等中间参数的实时计算

节流式流量计用于蒸汽计算的实用公式为：

ρπεβp d C

q m ∆-=24124 (1)

式中：q m ——蒸汽质量流量kg/s ；

C ——流出系数；

d ——工作条件下节流件的节流孔或喉部直径

ε——可膨胀性系数；

β——直径比(β=d/D)

Δp ——差压，Pa 。

ρ——工作条件下蒸汽的密度

其中：流出系数C 的计算式为（以角接取压为例）：

75.06

5.281.2Re 100029.01840.00312.05959.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=D C βββ (2)

式中：β——直径比(β=d/D)

Re D ——管径雷诺数

d 、D 值的单位为毫米。

流出系数是指通过节流装置的实际流量值与理论流量值之比，将它应用到理论流量方程中以获得实际的流量。在一定条件下，对于给定的节流装置，该值仅与雷诺数有关，对于不同的节流装置，只要这些装置是几何相似，并且在相同的雷诺数条件下，则C 值是相同的，流出系数C 的计算式是以大量实验所确定的数值为依据，并以标准的形式给出。

传统的节流式流量计是将该流出系数C 视为定值，置入现场的流量积算仪，