0 前言

    随着杭钢节能降耗工作的不断推进，蒸汽计量的重要性越来越引起各部门的重视。蒸汽发生量及用量的准确检测，对于供需双方的计量结算以及全公司蒸汽数据的平衡是至关重要的，而选用合适的蒸汽流量计是保证计量准确的前提。

    1 蒸汽计量现状

    公司蒸汽计量的检测一直沿用十多年前的方法，即对直径在100mm以上的蒸汽管道采用孔板作为节流装置，取得差压信号后，由差压变送器变换为4~20mA的标准电流信号，再将标准信号送至能源集控计算机处理后产生计量数据；对直径在100mm以下（含）的蒸汽管道，则将旋翼式流量计安装在管道上进行直接读数计量，该方式的本质仍为节流差压法测量。

    2 旋涡式流量计的工作原理

    旋涡流量计的工作是应用了卡曼流体震荡原理。如果封闭管道内一个三角柱物体的正面受到流体的冲击，那么在这三角柱物体的两侧会产生两列交替排列的涡流。当流体的流速达到一定的雷诺数时，这种交替涡流的频率与流体的流速成正比。通过对频率的测量可以得出流体的流速，从而得出对应的流体流量。

    3 旋涡流量计和孔板的比较

    节流差压式蒸汽流量装置结构简单，性能较稳定，使用寿命也较长。其缺点是，测量精度不高，重复性差，量程比窄，现场安装时对孔板前后的直管段长度要求较高，使用一段时间后如需清洗，只有等到停汽时才能进行，大的缺点是带给管道内流体的压损较大。而旋涡流量计具有各种规格，能适用于现场工艺计量，主要特点是智能化、多功能、微功耗、量程比宽，能够就地显示。当蒸汽管道的直径较大而流量较小时，利用文氏管的原理设计同样能获得准确的测量。遇有管道震动等外界干扰时，能利用流量积算部分的小信号切除功能消除外部的干扰。

    孔板的流量计算公式^[1]为：

    式中，q_f为工况下的体积流量（m³/s）；c为流出系数；β=d/D，d为工况下孔板内径（mm），D为工况下上游管道内径（mm）；ε为可膨胀系数；Δp为孔板前后的差压值（Pa）；ρ₁为工况下流体的密度（kg/m³）。从上式可以看出，如果使用环境与孔板计算一致，那么孔板的测量精度是有保障的。但实际使用中随着使用时间的延长，孔板的磨损是不可避免的。这就导致孔板使用时与计算时采用的数据d、D发生了变化，从而影响测量的精度和稳定性。

    旋涡流量计的流量公式^[1]为

    式中，q_f为工况下的体积流量（m³/s）；D为表体通径（mm）；M为旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面积之比；d为旋涡发生体迎流面宽度（mm）；f为旋涡的发生频率（Hz）；Sr为斯特劳哈尔数。从上式可以看出，旋涡流量计也有缺点，即随着使用时间的延长，管道内的积垢使参数d发生变化，从而影响到测量精度。但由于旋涡流量计的安装较孔板方便，故可间隔二年左右将旋涡流量计拆下进行重新标定，以此来保证它的测量精度。

    4 旋涡式流量计的使用

    在寒冷的冬季，经常发生蒸汽孔板导压管积液冰冻而影响蒸汽计量，严重时甚至涨坏差压变送器的膜盒。因此，2002年公司在管径100mm的蒸汽管上开始尝试使用旋涡式流量计。使用结果证明，当管道中的蒸汽用量很小时仍能正确计量，但要防止管道震动频率与流量计信号频率无法区分情况的发生，否则将严重影响测量的准确度。

    5 结语

    在蒸汽的计量中，从计量精度上来说，旋涡式流量计比节流差压式流量计所受的外界影响要小，带给管道中蒸汽的压损要远远小于孔板，且不论蒸汽用量的大小均能在表计上得到反映，同时极大地减小了正常维护量。但在大口径蒸汽管道上的使用还有待进一步的使用验证。

本文出自：蒸汽流量计  孔板流量计