一体式蒸汽流量计如何选型

一、一体式蒸汽流量计种类

流量计的种类很多，但测量蒸汽的流量计的产品就相对较少，目前，测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计、差压式（孔板、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。

 

工业用流量仪表种类多达60余种，之所以这样，因为史上还没有一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都使用的流量仪表，每种流量仪表都有它特定的适用性，也有其局限性。

 

如果流量仪表选择不当，流量肯定测量不准。而且流量测量是一复杂的技术，而流量仪表种类繁多，即使针对某一确定的应用，选择一合适的流量仪表也就变成一项技术性很强的工作，需要在作出*终选择之前仔细而深入地考虑和权衡许多与测量问题有关的因素。

 

选流量计有5个主要因素：被测流体特性、生产工艺情况（温度、压力等）、安装条件、维护需求以及流量仪表的特性。对蒸汽计量而言，同样需要考虑以上5个因素。

 

市场上测量蒸汽流量*常用是涡街流量计、孔板式差压流量计（大口径上常用）、分流旋翼式流量计（主要机械式，目前也有电子数显式的生产）这三种。

 

下面主要介绍这三种一体式蒸汽流量计的特点及安装使用要求。

 

二、各种流量计的特点介绍

1、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**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。

 

它有以下特点：

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。

 

同时涡街流量计也存在以下一定的局限性：

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，一般为-40-+300℃。

图一、一体式带温压补偿涡街流量计

 

2、差压式孔板流量计

孔板流量计又称为差压式流量计，是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。

 

具有结构简单，维修方便，性能稳定，使用可靠等特点。

▲节流装置结构易于复制，简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉。

▲孔板计算采用国际标准与加工

▲应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用。

▲标准型节流装置无须实流校准，即可投用。

▲一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器。

 

孔板流量计安装对管道的要求：

1．孔板流量计安装时应配有一段测量管,至少保持前10DN、后5DN的等径直管段，以提高测量精度。

2．在孔板流量计前后若需安装阀门，*好选闸阀且在运行中全开；调节阀则应在下游5DN之后的管路中。

3．引压管路的内径与管路长度和介质脏污程度有关，通常在45米以内用内径为8-12mm的管子。

4．测量液体流量时引压管水平段应在同一水平面内。若是在垂直管道上安装节流件，引压短管之间相距一定的距离（垂线方向），这对差压变送器的零点有影响，应通过“零点迁移”来校正。

5．引压管路应有牢固的支架托承，两根取压管路应尽可能互相靠近并远离热源或震动源，测量水蒸汽流量时，应用保温材料一同包扎，必须时（如气温0℃以下）加伴热管防止结冰。在测量脏污流量时，应附设隔离器或沉降器。

6．引压管路内必须始终保持单相流体状态。被测流体是气体时，引压管路（包括差压计的压力腔）内全部是气相；被测流体是液体时，引压管路内全部是液相，绝对不能有气泡。为此应在引压管路的*低点装排水阀或在*高点装排气阀，在新装或检修差压变送器时时应特别注意。

图二、孔板差压式流量计

 

3、分流旋翼型蒸汽流量计

旋翼型蒸汽流量计，是测量蒸汽累积质量流量的的专用仪表，具有机械式和智能式两种结构型式；通过指示器表盘（机械式）或液晶显示屏（智能式）现场显示，精确的读出流过该表的全部蒸汽的质量，也可输出脉冲信号，同时具有手动压力补偿或自动温度补偿功能。由于该流量计结构简单，价位适中，测量范围度宽，广泛适用于石油、化工、纺织、供热等部门需要蒸汽流量计量的场合。

 

被测蒸汽流经流量计本体时由孔板节流，在前后压差的作用下，一部分蒸汽通过喷嘴进入分流管喷嘴形成的射流推动转子轴以上端的翼轮旋转，转子轴下端有两阻尼叶片在注满阻尼液的阻尼室中作阻尼转动，使翼轮能充分吸收射流的动能。翼轮的旋转力矩与阻尼力矩相平衡时，翼轮的转速与流经流量计被测蒸汽的质量流量成正比，通过修正，分度，由指示器表盘反映出累积蒸汽的实际流量。

图三、分流旋翼式流量计

 

三、一体式蒸汽流量计使用过程中应注意事项

1、蒸汽的密度补偿要科学准确。

为了正确计量蒸汽的质量流量，必须考虑蒸汽压力和温度的变化，通过流量积算仪对蒸汽密度进行补偿。

 

测量蒸汽温度的铂电阻一定要规范安装：测温铂热电阻插入管道中心位置、铂热电阻安装在流量计下游的5倍管径处、安装铂热电阻的管道位置采取保温措施等，确保测得的温度数值准确。

 

在蒸汽压力的测量中一定要注意，如果采用引压管引压，必须进行零点迁移（因为引压管内冷凝水的重力作用会使压力变送器测量到的压力与实际压力之间出现一定的差值，引起密度补偿的误差），也可在流量积算仪内进行修正。压力变送器安装在一体式蒸汽流量计下游的4倍管径处，压力变送器前的阀门、密封垫应完好畅通，以保证蒸汽压力的准确测量。如果采用设定压力、温度进行补偿，所设定的数值应力求接近实际，否则误差很大，一般不建议采用。

 

在流量积算仪中要正确设定一体式蒸汽流量计的运行状态，这对蒸汽费用的正确计算至关重要。对于蒸汽状态不好明确判断的使用场合，建议采用智能型流量积算仪，配合铂电阻、压力变送器进行温度、压力补偿，这样所计量的蒸汽质量流量*准确。

 

2、一体式蒸汽流量计上下游直管段的正确安装

对于传统的涡街流量计，其前后安装直管段要求分别为20倍管径和5倍管径（这是流量计的前面无阀门等障碍物的技术要求；有障碍物还要增加直管段，具体见厂家的说明书）。如果上下游直管段不够，就会导致管道内蒸汽流动未充分发展，在流速分布剖面发生畸变。用户可通过在一体式蒸汽流量计前安装流动调整器或增加直管段来调整管道的流速分布，使一体式蒸汽流量计处的流体为充分发展状态。对于一些大口径一体式蒸汽流量计，满足上下游直管段的安装要求更为重要。

 

3、一体式蒸汽流量计的量程比要合理

量程比是指一个流量计在能确保给定的准确度范围内，所能测量的*大流量和*小流量之比。用户要根据自己的实际使用量选择流量计，理论上待选一体式蒸汽流量计的量程要完全覆盖用户的使用量程。超过流量上限和低于流量下限使用都会造成一体式蒸汽流量计计量的严重不准。比如：实际平均流量为5t/h的涡街蒸汽流量计，一般应选择口径为150mm的涡街流量计，但是当流量降低到0.3t/h或超过15t/h时，流量计就会出现严重计量失准。

 

4、现场存在的振动和电磁干扰应避免

蒸汽计量中应用*多的涡街流量计受设计原理的影响，对机械振动比较敏感，计量结果易受振动干扰，应对一体式蒸汽流量计前后管段作可靠的支撑设计，加装振动缓冲部件，如管道振动不可避免，应选用抗干扰能力相对强的一体式蒸汽流量计（如气体超声波流量计、智能式涡街流量计、差压式流量计等）。如果一体式蒸汽流量计现场存在振动干扰，就会对在用的涡街蒸汽流量计产生低频率的脉冲信号影响，一体式蒸汽流量计就会将这些脉冲作为流量信号传递给流量积算仪，形成累计流量，导致部分涡街蒸汽流量计在一段时间不用蒸汽的情况下仍然会有一定量的数值累计。这就是“不用汽而流量计走字”的原因，因此蒸汽用户在不用蒸汽的情况下，也要与供汽单位共同记好表底，防止一体式蒸汽流量计“空跑”。

 

5、定期依法检定很重要

《计量法》和GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》中明确说明：强制检定的计量器具和能源计量器具应定期检定，凡经检定不符合要求的计量器具一律不准使用。一体式蒸汽流量计必须定期检定，这是保证蒸汽流量正确计量的前提。因此，广大用户每年都要将使用的一体式蒸汽流量计等送到当地法定计量技术机构进行计量检定。如果一体式蒸汽流量计检定合格，而实际使用却感觉“计量不准”，这时用户就要从仪表是否正确安装、选型、仪表运行状态设置、外界干扰、蒸汽的实际状态是否有变化等方面寻找解决问题的方法。