保证蒸汽流量计准确计量的方法 流量计技术指标

笔者总结多年检修蒸汽流量计的经验，以及结合蒸汽流量计在安装、选型和使用过程中遇到的问题，为保证蒸汽流量的准确计量提出以下建议：

一、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。

二、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，使蒸汽流量计处的流体为充分发展状态。对于一些大口径蒸汽流量计，满足上下游直管段的安装要求更为重要。

三、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，所能测量的最大流量和最小流量之比。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。

四、现场存在的振动和电磁干扰应避免

蒸汽计量中应用较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，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，防止蒸汽流量计“空跑”。

五、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。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。 1.引 言

利用差压原理进行流量测量是当今世界上使用广泛、较为可靠的流量测量方式，随着科学技术的发展和流量测量技术的进步，一些新型、高性能的测量传感装置逐步取代了传统的节流装置进行流量测量，由美国VERIS公司推出的全新均速流量探头——威力巴便是其中之一。

在过去几十年来一次源的检测水平始终没有重大突破，成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈，使得高水平的下游仪表无法发挥出应有的高效率。威力巴的出现，恰恰克服了这一缺陷，使得一次源的测量精度、重复性和可靠性达到一个崭新的高度。

从使用角度看，威力巴均速流量探头与传统的流量节流装置相比具有更多的优点，具体表现在以下几个方面：

精度高，量程比大，大于10：1；
采用非收缩节流设计，比孔板的永久压损至少降低95%以上；
安装简单，只需在管道上开一小孔后焊一底座，无需截断管道，有些介质可以在线安装，并可随时将探头取出检查，安装费用低，基本免维护；
由于威力巴的接头可直接与变送器连接，无需三组阀和引压管，避免了因引压管泄漏、堵塞等造成的测量误差；
可以测量气体、液体和蒸气等各种介质，应用范围广泛，且测量信号稳定、波动小。
威力巴的设计、制造先进，但其测量系统对被测介质有关参数的准确性要求也非常高，这一点要比其它流量测量系统的要求严格得多。本文从威力巴测量原理出发，结合其在我公司煤气流量测量中的应用，谈该流量计在实际使用中的参数核定问题及使用过程中需要注意的相关事项。

2．威力巴测量原理

如图1所示，威力巴均速流量探头垂直插入管道固定安装，当流体流过探头时，在其前部产生一个高压分布区，高压分布区的压力略高于管道的静压，根据伯努利方程原理，流体流过探头时速度加快，在探头后部产生一个低压分布区，低压分布区的压力略低于管道的静压，威力巴探头在高、低压区有按一定准则排布的多对取压孔，通过这些取压孔，威力巴能够精确地检测到由流体平均速度所产生的平均差压△P。需要注意的是均速流量探头的截面形状、表面粗糙状况和低压取压孔的位置是决定探头性能的关键因素，低压信号的稳定和准确对均速探头的精度和性能起着决定性作用。在煤气测量中，流量QV与△P的对应关系为：

QV = C’*[(△P*P(fa))/(T(fa)*Z(f))]1/2（1）

式中：QV——标况体积流量；△P——差压，kPa；Pfa——工作状态绝压，kPa；Tfa——工作状态绝对温度，K；Zf——工作状态下煤气的绝压系数；C’——流量系数。

图1 威力巴测量系统示意图

3．实际使用中参数的核定

威力巴流量计生产厂家是根据用户提供的有关工艺参数、测量要求来确定设备型号和计算差压的，而用户往往以原工艺设计图纸的设计值为准提供，但在企业投产后的实际生产中，由于各种原因很多参数发生了变化，这将使按原参数计算与设定的威力巴测量系统测量准确度受到较大影响，必须重新核定有关参数并计算新的差压值，改正测量系统的设定参数。我公司在煤气厂出口中压煤气流量测量中，就发现了此类问题。

工作压力Pf是获得准确差压计算的关键参数之一，由式（1）可得差压△P计算公式为：

△P = [QV / C’]2*[T(fa)*Z(f) / P(fa)]（2）

式中：P(fa) = P(f)+当地平均大气压。由此可见，工作压力Pf与差压的计算直接相关。

我公司于2003年采用V200-10-H-H-B5C在线安装型威力巴对煤气厂出口中压煤气流量进行测量，订货时提供的工作压力参数为设计值40kPa，厂家计算差压量程为200.31Pa。测量系统投运后，流量显示值约31000m3/h，与生产消耗严重不符。经仔细核查，发现问题出在当初所提供的参数上，其中压力参数影响最大。煤气厂投产后，因中压煤气用户氧化铝焙烧炉生产水平未达到设计生产能力，煤气消耗量不大，供气工作压力实际只有36 kPa，而以36 kPa计算（改正其它有误差参数）威力巴差压为206.2Pa，与原差压相差近6Pa，投运后在相同生产状况下流量显示约为27500 m3/h ，与生产消耗基本相符。可见虽然差压只相差6Pa，但流量却相差了约3500 m3/h 。而后，我公司对氧化铝生产系统进行了大规模技术改造，氧化铝焙烧产量大大提高，超过了设计生产能力1200t/h ，煤气需求量增大，为此煤气厂通过改造使煤气排送机的送风量由原来的600 m3/min提高到800m3/min，送风量的增大也使煤气压力从36 kPa 最高升到42 kPa ，在最大流量45000 m3/h 不变的条件下，其计算差压量程为197 Pa，及时调整威力巴测量系统的设定参数后，保证了测量的准确度。

4．煤气摩尔质量

式（2）中流量系数C’= N*K*YV*D*D*[T(ba)*Z(b) / P(b)]*[1 / Mr]1/2 （3）

式中：N——单位换算常数；YV——气体膨胀系数；K——威力巴的K系数；D——管道内径；Tba——标准状态下绝对温度；Zb——标准状态下该气体的绝压系数。Mr——气体摩尔质量；Pb——标准状态绝压，kPa。

可见气体摩尔质量Mr也是差压计算的重要参数。

我公司生产的煤气实际上是一组混合气体，原设计提供的煤气介质成份及所占百分比如下：

依此计算出煤气摩尔质量为25.236，在最大流量45000 m3/h ，工作压力36 kPa状态下，计算差压为208.3Pa（其它参数均正确）。而煤气厂实际生产的煤气成份介质及所占百分比为（经检验分析而得）：

以此计算实际生产的煤气摩尔质量为24.730，在与上述相同状况下计算差压为206.2 Pa，与原差压208.3 Pa 相差2.1 Pa ，在工艺生产状况相同的条件下，威力巴测量系统在设定两种差压参数时流量显示偏差约1000 m3/h。（注：上面差压的计算要依据威力巴相关计算软件，具体过程省略。）

5．最大流量和工作温度

最大流量是计算测量系统差压量程的重要参数。对于威力巴，在确定最大流量参数时，不应机械地设定工艺设计最大生产能力的介质流量为最大流量，而应根据实际生产状况的正常流量确定合适范围的最大流量，这样才能保证测量系统工作在良好的线性测量范围，以减少线性测量误差，即使生产状况发生变化，最大流量提高，由于威力巴具有量程比大的优点，一般只需重新计算差压，修改设定参数，就能可靠地在新工艺生产状况下测量。

在式（2）中，工作状态绝对温度T(fa)=工作温度+273.15，可见工作温度也是威力巴计算差压的重要参数。我公司煤气中压原设计工作温度为40℃，而实际生产中温度达到58℃，因此工作温度参数也应以实际生产状态下的值为准，才能保证测量差压计算的准确。

此外，威力巴对气体介质流量测量时，由于气体的密度受温度、压力影响比较大，在一定的温度压力范围内，密度的变化大于测量精度的要求，则必须加温、压补偿。但当温度或压力变化较大时，则必须以改变了的温度或压力值重新计算差压，否则将造成较大的测量误差。

6．威力巴流量计使用中需要注意的相关事项

(1) 在安装使用时，当管道上、下游的直管段不够长时，推荐在弯管后2倍管道直径处安装威力巴。因在弯管后的流体剖面较复杂，需将流体系数K做轻微调整，据有关资料表明调整K系数以后，测量精度由原来的±1%下降到±3%，重复精度由原来的±0.1%下降到±0.3%。

(2) 连续工作的威力巴从根本上杜绝了堵的可能，但在以下情况，威力巴仍需注意防堵：

当引压管泄漏，探头高压区遭到破坏，杂质中直径较小的颗粒就有可能进入取压孔；
当管道处于停产时，由于分子的布朗运动，颗粒小的杂质有可能进入取压孔；
系统频繁开机时，在高压区形成的瞬间，颗粒小的杂质有可能进入取压孔，日积月累，就有可能造成探头的堵塞；
介质中含有大量的焦油、藻类生物，或者含有纤维状的物质，也有可能造成探头的堵塞。

7. 结束语

利用威力巴进行流体流量测量，其差压计算所需参数必须是工艺实际生产状况下可靠的参数，否则参数不正确，计算出来的差压必定不真实，那么据此选用的再先进的测量设备也无法准确、可靠地测量。当然在实际使用过程中要保证威力巴流量计测量的准确、可靠，需要核定的参数不止上面几项，它们只不过是影响比较大的几个方面，除此之外，尽管威力巴探头采用科学、先进的防堵设计，还是需要注意正确安装与使用，这需要在长期的现场实践中探索、总结，惟有如此，流量计才能在流量测量中发挥应有的作用。

涡轮流量计使用要注意的地方

　　涡轮流量计现在在石油、化工、科研和国防计量方面用的比较多，因为涡轮流量计精度高，结构简单，安装方便，采用不锈钢材质，一般的介质都可以测量。那么在涡轮流量计使用时我们应该注意哪些方面呢？　　1、使用时，应保持被测液体清洁，不含纤维和颗粒等杂质。　　2、传感器在开始使用时，应先将传感器内缓慢的充满液体，然后再开启出口阀门，严禁传感器处于无液体状态时受到高速流体的冲击。　　3、传感器不用时，应清洗内部液体，且在传感器两端加上防护套，防止尘垢进入，然后置于干燥处保存。　　4、传感器的传输电缆可架空或埋地敷设(埋地时应套上铁管)。　　5、配用时的过滤器应定期清洗，不用时，应清洗内部的液体，同传感器一样，加防尘套，置于干燥处保存。　　6、传感器的维护周期一般为半年。检修清洗时，请注意勿损伤测量腔内的零件，特别是叶轮。装配时请看好导向件及叶轮的位置关系。　　7、在传感器安装前，先与显示仪表或示波器接好连线，通电源，用口吹或手拨叶轮，使其快速旋转观察有无显示，当有显示时再安装传感器。若无显示，应检查有关各部分，排除故障。

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