蒸汽流量计量问题的讨论

　　由于蒸汽的特殊性，在计量方面存在诸多困难，长期以来一直是我公司计量工作中的老大难问题。目前，我公司蒸汽流量测量主要采用的还是标准节流装置(差压式流量计)这一传统的测量手段，常规差压式流量计在蒸汽测量方面还有很多不足，主要体现在测量范围小、压损大，现场安装、维护复杂、检定周期短等方面。尤其是测量范围小的缺点，在热负荷变化大的情况下将使计量误差大大增加。目前，通过现代技术手段，可以较好地解决这些问题。下面针对蒸汽流量计量存在的问题进行分析，并提出一套合理的蒸汽流量计量器具配备方案。

　　一、蒸汽流量计量面临的问题

　　1.宽量程问题

　　我们都知道，引起差压式流量计误差因素虽然很多，但诸如直管段条件、安装条件等都可通过设计与施工予以保证。但在蒸汽输送过程中，实际流量范围往往无法准确确定，在热负荷变化大的情况下，使流量计长时间工作在测量范围以外，这样就造成了很大的测量误差。因此，在设计差压式蒸汽流量计量系统时，应考虑使用具有宽量程补偿运算功能的计量系统，对节流件流出系数C、可膨胀性系数ε等中间参数的实时计算是解决宽量程的关键。

　　差压式流量计流量计算公式为

　　式中:qv——体积流量，m3/s;C——流出系数;ε——可膨胀性系数;d——节流件开孔直径，m;;β——直径比(β=d/D，D为管道内径);ρ1——被测流体密度，kg/m3;Δp——差压，Pa。

　　其中:按GB/T2624-2006《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量》孔板流出系数C的计算式为

　　式中:ReD——雷诺数。

　　流束可膨胀系数ε的计算式为

　　式中:k——等熵指数;p1、p2——节流件前后的压力，Pa。

　　传统的差压式流量计是将流出系数C和可膨胀性系数ε视为定值(C和ε由专门的节流装置设计计算软件计算得到)，置入现场的流量积算仪。图1是一台孔板流出系数曲线:

　　图1一台孔板流出系数曲线

　　图1曲线表明:当ReD=3×104，C=0.6101;ReD=1×104，C=0.6176;平均值

　　，即ReD在3×104～1×104范围内(3∶1)时，其不确定度为0.61%。

　　当ReD=5×104，C=0.6081;ReD=5×103，C=0.6264;平均值

　　，即ReD在5×104～5×103范围内(10∶1)时，其不确定度为1.5%，远不能满足用于贸易结算的一级表对不确定度的要求。同样，可膨胀性系数ε在超测量范围情况下，所引起的测量不确定度更不容忽视，例如，一台角接取压孔板流量计(D=100mm，β=0.5)测量过热蒸汽(压力=4MPa，温度=400℃)，ReD在2.8×105～28×105(介质流速:5.2m/s～52m/s)范围内，可膨胀系数ε的不确定度为3.0%。因此，要实现宽量程测量，就必须对流出系数C和可膨胀性系数ε进行实时计算。