HLWG弯管蒸汽流量表：
1 弯管流量计测量系统的组成
弯管流量计属于差压式流量计的范畴，其测量系统主要由三大基础部件组成，它们是弯管传感器、差压变送器、二次表（主机），针对不同的具体的测量对象，还需要配臵不同的辅助设备或者配套仪表，组成具体的测量系统。弯管流量计在测量蒸气流量时，为了解决蒸气的在线密度补偿，需要配臵蒸气的压力和温度的测量装臵。包括：压力变送器和温度测量组件。其中，温度测量组件包括：温度变送器；与温度变送器配套的铂热电阻或者是热电偶；安装使用的保护套管和凸台等等。为了解决蒸气冷凝液液面的稳定，还需要配臵专用的盘式冷凝器等等。2 蒸汽的性质特点和对流量测量的影响
蒸汽分为饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸气又分为理想饱和蒸气（俗称干蒸气）和湿饱和蒸气。在流量测量过程中，蒸气的性质有时会产生变异，也就是说，它们之间可能会相互转换，这对蒸气流量的准确计量带来困难。
2.1 蒸气的密度
准确确定蒸气的在线密度是确保蒸气流量测量精度的*重要的因素之一。
2.1.1 饱和蒸气的密度
水经过加热蒸发生成的蒸汽就是饱和蒸汽。饱和蒸汽的温度与压力之间有着严格的一一对应关系。饱和蒸汽的密度可以是其温度或者是其压力的单一函数。根据饱和蒸汽的温度值或者是压力值可以计算出准确的饱和蒸气的密度。
在实际的应用中，理想的干饱和蒸汽几乎是不存在的。也就是说，真实的饱和蒸汽必然会带有一部分饱和水，即使是性能非常良好的饱和蒸汽锅炉生产出的饱和蒸汽也会带有少量的饱和水。这是因为饱和蒸汽锅炉的汽包中饱和蒸汽和饱和水是共存的，从饱和水中蒸发出来的饱和蒸汽虽然经过汽水分离器将大部分饱和水分离析出，但汽水分离器的工作效率不可能达到****，饱和蒸汽中必然会带有一小部分的饱和水。合格的饱和蒸汽锅炉生产的饱和蒸汽其带水量大致在3～5％之间（重量比）。另外，饱和蒸汽经过管道输送之后，由于蒸汽温度的下降，会使饱和蒸汽中含有的
饱和水量增加，饱和蒸汽的湿度进一步加大；反之，由于蒸汽压力的降低，会使一部分饱和水闪发变成饱和蒸汽，使饱和蒸汽的湿度减小。以上两种变化所获得的结果是相反的。运行条件的不确定使饱和蒸汽中含有的饱和水份额不能准确地确定。饱和蒸汽中含有的饱和水虽然体积很小，其质量却很大，饱和水的存在对饱和蒸汽实际密度的影响特别巨大，饱和蒸汽流量的**测量由于其密度的不确定而变得十分困难。所以大家都认定饱和蒸汽流量的**测量是“世界难题”。
2.1.2 过热蒸气的密度
过热蒸汽是将饱和蒸汽进行再加热后获得的一种具有特殊品质的蒸气。它打破了饱和蒸汽所固有的温度与压力严格一一对应关系。也就是说，在固定的蒸汽压力条件下，凡是温度超过对应压力条件下饱和温度的蒸汽都被称为过热蒸汽。由于过热蒸汽具有过热度，因此在输送和流量测量过程中一般不容易发生性质变异（不容易产生冷凝水），在流量测量过程中可以将过热蒸汽作为单一介质看待。
过热蒸汽的密度是其温度和压力的综合函数，密度值可以根据过热蒸汽的温度值和压力值通过过热蒸汽密度计算公式准确计算获得。采用在线温度、压力密度补偿的方法可以获得准确的过热蒸汽密度，可以保证在过热蒸汽流量测量过程中不会因为密度的问题带来额外的测量误差。
2.2 蒸气的流速
管道中蒸汽的实际流速一般都比较大，在正常流量条件下，蒸气在管道中的经济流速在40～70m/s之间。蒸气流速高达100m/s以上也不鲜见。
高速蒸汽对于流量测量元件的影响主要表现为：磨损和冲击。弯管传感器流道通畅，不容易产生磨损。同时，弯管传感器对于微量磨损不敏感。另外，弯管传感器中不存在节流件和插入件，因此，对于管道中可能存在的冲击（水锤现象）影响不大。
弯管流量计的以上特点与孔板流量计有较大的区别。孔板对磨损特别敏感（入口锐角），孔板由于是节流件，对于管道中可能产生的水锤冲击影响巨大。很多实际使用的蒸气孔板，往往都会或多或少地产生变形（成为碗形）就是由于管道中水锤冲击造成的。所有这些都会直接影响孔板流量计的测量精度。
由于一般实用管道的蒸气流速都比较高，即使选择与工艺管道相同尺寸的的弯管传感器，它产生的差压值也已经足够大。在采用弯管流量计测量蒸气流量的系统中一般不存在选择差压变送器量程范围困难的问题。
2.3 蒸气的高温和高压
高温、高压的蒸气在流量测量过程中对于测量装臵的要**非常高的。主要表现在：传感器材
质；安装的可靠性和安全性；防止发生跑冒滴漏；防止高温蒸气对于测量元件的影响等等。
弯管传感器具有各种材质的品种可供选择。在高温、高压的蒸气管道上安装使用的弯管传感器*可以选用与工艺管道相同材质的弯管（传感器）。这样的选择就很好地解决了所谓的材质问题。
为了保证弯管传感器安装的安全、可靠，我们可以采用直接焊接的方式进行安装。具体的方法就是将弯管传感器直接和工艺管道焊接在一起。这样的安装方式完了蒸气流量测量过程中可能出现的跑冒滴漏的问题。之所以弯管传感器可以采用直接焊接的方式进行安装是建立在弯管传感器具有良好的耐磨性能，可以长周期、高精度、高稳定性工作的基础之上的。
孔板蒸汽流量计为了解决跑冒滴漏的问题，在市场上曾经出现过一种焊接式孔板。但是，由于孔板不具备耐磨的特性，它的检修周期*长只有一年。焊接式孔板是以损失流量计测量精度为代价来解决蒸气的跑冒滴漏问题，这当然不是一个好办法。因此，这样结构形式的焊接式孔板*终不为人们所接受而逐渐销声匿迹。
2.4 蒸气的冷凝
蒸汽是由水加热蒸发生成的。对于差压式流量测量装臵而言，差压式传感器（包括：孔板、弯管、均速管等等）必须通过导压管与差压变送器连接，将传感器产生的差压信号送入差压变送器进行信号转换。那么处于导压管中的蒸汽会因为与环境换热而冷凝成为冷凝水。
在蒸汽流量测量过程中，如何妥善解决由于冷凝水的生成而带来的一系列问题。这是需要我们特别的注意问题。
2.4.1 如何保证正负导压管中冷凝水液面的平衡和稳定
保证两根导压管中冷凝液液面处于同一高度是保证蒸气流量测量装臵准确测量的前提条件。如果两根导压管中的冷凝液液面高度不相等，那么，冷凝液液柱的高度差会使差压变送器接受一个附加的差压值，这个差压值将使蒸气流量测量的精度大受影响。
2.4.1.1 冷凝罐工作状态分析
传统的流量测量装臵（如：孔板蒸汽流量计、喷嘴蒸汽流量计等等）在测量蒸汽流量时都配有冷凝罐作为保证导压管中冷凝液液位平衡和稳定的器件。
冷凝罐有两个接口，处于下面的一个接口是通过导压管与差压变送器连接的；处于侧面的另一个接口则与流量传感器的取压孔连接。由于差压变送器在工作中处于封闭状态，冷凝罐实际上只有一个与流量传感器连接的通孔，我们习惯称只有一个通孔的容室为盲室，冷凝罐就是一个盲室，它只有一个与流量传感器联通的通道。
冷凝罐的理想工作状态应该是这样的。蒸汽在冷凝罐中因为与环境换热而不断冷却，如果蒸汽
冷却后的温度低于该蒸汽压力下的饱和温度时，就会有一部分蒸汽冷凝成水析出。于是，冷凝罐中的冷凝水液位不断抬高，一直达到与传感器连接的水平接口处。继续冷凝成为多余的冷凝水会通过与传感器连接的水平导压管返回流量传感器（蒸汽管道），冷凝罐中的冷凝水液位保持稳定不变。如果正负两侧的冷凝罐侧面的连接孔处于同一水平状态，则两侧冷凝罐中的冷凝水液位高度就相等。这就是冷凝罐保证冷凝液液位平衡的基本构想。
在运行过程中，冷凝罐中冷凝水与蒸汽相接触部分的蒸汽和冷凝水都处于饱和状态。由于管道中蒸汽压力的突然变化会引起冷凝罐中部分饱和蒸汽突然冷凝（蒸汽压力增加）或者是部分饱和水突然闪发（蒸汽压力降低）。为了使突然冷凝或者闪发造成的冷凝水液位变化尽可能小，增加容器的截面积是一个可取的方法。冷凝罐截面积相对于导压管来说大得多，有利于维持冷凝水液位的相对稳定。这是选择冷凝罐的另一个重要理由。
2.4.1.2 实际冷凝罐工作状态的分析
如果被测蒸汽为饱和蒸汽或者是过热度很低的过热蒸汽。冷凝罐中的蒸汽与环境换热后有多余的冷凝水产生。为了维持冷凝罐中冷凝水液位的稳定，多余的冷凝水必须要流回蒸汽管道。多余冷凝水通过导压管流回蒸汽管道的条件是：这段导压管必须处于水平状态或者有一点点倾斜度，该倾斜度使冷凝水容易流回蒸气管道。传统的安装模式却不能保证这个条件必然成立。
首先是在这段水平导压管中间安装有一个根部阀。根部阀一般都选择耐压性能比较好的针型阀。针型阀的流通通径特别小，且流通通道还存在弯曲，冷凝水在这里自由流动是极其困难的；同时，多余冷凝水流动的动力非常小，它是依靠冷凝罐中存在的一点点液柱高度来完成流动的，由于导压管的内径只有一般只有10mm左右。冷凝水又有相当大的表面张力，极容易形成水环，阻塞冷凝水流动。因此，在水平导压管中形成水环阻塞是十分容易发生的事。一旦流道中存在水环阻塞了液体的自由流动，那么就会出现以下的情况。
因为冷凝罐是节流盲室，节流盲室只有一个通道，它既是冷凝水的流通通道，又是冷凝罐蒸汽空腔与流量传感器之间蒸气压力平衡的通道。在导压管形成水环，阻塞冷凝水流动时，此时冷凝罐中蒸汽会继续冷凝成冷凝水，冷凝罐中原有的蒸气空间的压力就会因为蒸汽的冷凝而下降，它会进一步限制多余的冷凝水流向流量传感器。相反，它会使冷凝液流入冷凝罐。同时，传感器中的蒸汽会穿透密封水柱进入冷凝罐蒸汽空腔补充压力的损失。这样反复的结果是冷凝罐中多余的冷凝水非但不会流回流量传感器，而*终冷凝水会充满冷凝罐的蒸汽空腔。
冷凝罐处于注满冷凝水的工作状态下，虽然不会造成冷凝水液位的不平衡和不稳定，但是，冷凝罐的作用在这里并没能体现。严格地说，此时有无冷凝罐似乎并不重要。
的蒸气是过热度很高的过热蒸汽，之前有冷凝水产生。其结果是：处于水平管近端（与弯管传感器连接）导压管中的介质必然是过热蒸汽，而处于导压管远端中的介质必然是冷凝水。蒸汽和冷凝水的交界面必然处于水平导压管中间的某一点上，具体位臵对于冷凝水液柱的高度无关。管道中蒸汽压力、温度的变化或者是周围换热条件的变化使水平导压管中的部分冷凝水闪发或者是部分蒸汽冷凝只会使水汽交界面在水平导压管中来回移动，它不会造成冷凝水液柱高度的变化。这是因为这根导压管处于水平状态下工作的缘故。这样就保证了导压管中冷凝液液面的平衡和稳定。
足够长的水平导压管安装、使用都不方便，如果能够将足够长的水平导压管给它盘起来。加工成为一个水平盘管使用就十分方便、合理。这就是水平盘管产生的原因。
2.5 保温和伴热
处于寒冷地区的流量测量装臵，差压变送器和导压管中的冷凝水容易结冰，造成系统无法正常工作。保温和伴热就是蒸气流量测量必须要考虑的技术措施。
蒸气流量计测量系统采用保温和伴热是一件十分困难的事。因此，在可能的情况下，将流量测量装臵安装在环境温度较高的室内是寒冷地区*佳的选择。
在采取伴热、保温方案时，要特别注意处于垂直状态条件下的正负导压管所处温度的一致性。这是因为导压管中（冷凝）水的密度是温度的函数。如果处于垂直状态下的两根导压管工作在不同的温度条件下，管内的冷凝水密度是不一样的。工作温度差异越大，产生的附加差压值就越大；垂直距离越高，产生的附加差压值就越大。这个问题必须引起我们的高度重视。
解决这个问题的方法是：将处于垂直状态的正负压两根导压管和伴热管组合在一起，并保持它们之间有相同的间隔距离，使两根导压管中的冷凝水处于同样的温度状态下工作，保证不会因为管道内水的密度不同引起测量偏差。 之所以强调处于垂直状态下的导压管而不重视水平导压管的温度差，是因为水平导压管中液体的温度变化引起的密度变化不会造成差压值的变化，不会造成测量的附加误差。
3. 弯管传感器结构形式的选择
3.1 “S”型弯管传感器是蒸气流量测量系统的优选
弯管传感器有两种结构形式，安装在九十度折弯处的“L”型弯管传感器和安装在直管上的“S”型弯管传感器。由于蒸气介质的特殊性，在蒸气流量测量系统中，选择那一种弯管传感器对于保证流量测量结果是有一定的影响的。
“S”型弯管传感器可以安装在任意空间状态的直管上工作，且能够保证两个取压孔一定可以
处于同一水平位臵上。这样的安装模式可以保证蒸气冷凝液液位始终处于相同的水平面上，这时不需要对差压变送器进行任何的迁移或补偿，使系统的工作简单、方便、准确。因此，“S”型弯管传感器是蒸气流量测量中优选的弯管传感器。
如果，现场必须安装“L”型弯管传感器，那么，“L”型弯管传感器的安装状态是必须注意的一个问题。
水平安装的“L”型弯管传感器，它的两个取压孔同样可以处于水平的状态工作。同样可以保证两根导压管中冷凝液液面的平衡和稳定。这样的安装方式也可以不考虑对于差压变送器的迁移和补偿。水平安装是采用“L”型弯管传感器优选的安装模式。
3.2 处于垂直安装状态下工作的“L”型弯管传感器
垂直安装的“L”型弯管传感器，它的两个取压孔不处在同一水平上。两个取压孔之间存在一个高度差。取压孔位臵高度差的存在使两根导压管中冷凝液液面存在一个高度差。这样的安装方式必须考虑对于差压变送器进行相应的迁移和补偿才能够保证系统的正常工作。
迁移的数值当然是两个取压孔位臵高度差与冷凝液密度的函数。问题是冷凝液密度是环境温度的函数，而环境温度并不是一个固定值。于是，这样的测量方法必然会带来附加的偏差。当环境温度差异很大时，需要对差压变送器的迁移值进行实测校准，尽可能减小误差的产生。
在条件允许的情况下，我们应该尽可能的避免使用垂直安装的“L”型弯管传感器。
4 现场弯管传感器的改造使用的可能性分析
由于蒸气的特殊性，尤其是高温、高压的过热蒸气，它对于管道的材质、焊接的要求都十分严格。是否能够利用原有工艺管道上的弯管改造成为弯管传感器使用是一种值得推荐的方案。我们在这方面积累了大量的经验可供借鉴。采用现场改造的方案实施弯管流量计测量其*大的优点是：方便、可靠、节约。
5 测量系统的组成
5.1 弯管传感器
弯管传感器是弯管流量计中*基本的系统配臵，由于蒸汽介质的特殊性，必须注意弯管传感器的耐压和耐温的特殊要求。对于高温、高压的蒸汽介质还要注意传感器受热膨胀可能带来的应力集中，保证传感器的运行安全。
5.2 二次表
弯管流量计配臵有专用的二次表，它具备测量蒸汽介质所有的补偿、修正、运算、存储、输出等等功能。它可以是盘装形式或者是挂装形式。
为了与计算机直接连接，我公司还开发出一种流量转换卡，它的体积非常小，可以在卡条上实行密集式安装。除没有显示功能之外，二次仪表的所有功能它都具备。使用十分方便。
5.2 三阀组件
新型的差压变送器生产厂商已经明确承诺，在不使用三阀组件的条件下仍然可以保证差压变送器的正常工作，使现场使用更加方便，故障率更低。但是，对于蒸汽介质而言，由于其工作压力和工作温度都比较高，为保证操作安全，差压变送器必须配臵三阀组件才能使用。
6 其它注意事项
6.1 排气操作
测量蒸汽流量时，为了保证蒸汽冷凝水能够*充满导压管和差压变送器的测量室，必须要进行排汽操作。排汽操作的要点是用蒸汽将导压管中的空气*吹扫干净，只有这样才能够达到保证蒸汽冷凝水能够*充满导压管和差压变送器的测量室的要求。
6.2 排污阀的配置
排汽操作是由排污阀来完成的。因此，测量蒸汽流量的弯管蒸汽流量计系统必须配臵排污阀。对于被测介质是高温、高压的过热蒸汽时，排污阀*好采用双阀结构（将两个排污阀重叠安装使用），保证不发生排污阀泄漏，以免影响系统的正常运行。处于前面的一个排污阀是截止阀，在操作时是先开后关；处于后面的一个排污阀是阻流操作阀，在操作时是先关后开。排污时蒸汽对于排污阀的磨损都由后面的排污阀承担，保证操作安全。
6.3 温度测量保护套管
除品质不太高的饱和蒸汽其温度测量保护套管可以用普通的直管型不锈钢保护套管外，过热蒸汽温度测量保护套管必须采用耐高温、高压的锥形保护套管。以250℃作为区分的界线。
6.4 温度测量元件的选择
温度测量元件一般有两种：热电偶和电阻体。也以250℃作为区分的界线，大于250℃的被测介质用热电偶测温比较合适，小于250℃用电阻体测温比较好。
6.5 根部阀
根部阀安装在盘式冷凝器下部出口管上，使它工作在温度比较低的冷凝水介质中，这样可以改善根部阀的工作环境，大大增加它的使用寿命。
