关于涡街流量计在蒸汽测量中的讨论

　　1　引　言

　　蒸汽是使用最为广泛的载热工质,是重要的二次能源,蒸汽流量的准确测量对节省能源、提高经济效益等方面都有重要意义。目前,用于蒸汽测量的流量仪表主要有涡街流量计、差压式(孔板、均速管、弯管)流量计、分流旋翼式流量计等,这里主要讨论涡街流量计。

　　2　蒸汽测量

　　蒸汽流量测量方法按工作原理细分,可分为直接式质量流量计和推导式(也称间接式)质量流量计两大类。前者直接检测与质量流量成函数关系的变量求得质量流量;后者用体积流量计和其它变量测量仪表,或两种不同测量原理的流量计组合成的仪表,经计算求得质量流量。

　　现在广泛使用的蒸汽质量流量计绝大多数仍为推导式,其中,涡街流量计就是推导式质量流量计。涡街流量计测量质量流量的表达式为:

     　由表达式可见,工程上普遍使用的推导式蒸汽质量流量测量系统,关键是求取蒸汽密度,而该值可根据温度、压力通过查密度表求取。

　　由于蒸汽分为饱和蒸汽和过热蒸汽,对于过热蒸汽要进行温度压力补偿,对于真正意义上的饱和蒸汽只需进行温度或压力补偿既可,下面进行讨论。

　　2.1　过热蒸汽

　　在实际测量时,由于工况变化,饱和蒸汽和过热蒸汽都有可能偏离原来的设计状态,就使得通常由蒸汽温度、压力求取其密度的关系发生变化,对计量准确性造成影响,当过热蒸汽在经过长距离输送后,或由于管道保温措施不当,往往会因为热量损失温度降低使其从过热状态进入临界饱和状态,甚至部分蒸汽冷凝出现相变而变成水滴。这些水滴对流量测量结果究竟有多大影响,下面举例说明。

　　有一常用压力为1. 0MPa的过热蒸汽,其流量为qm,假设经长距离输送后有10%qm冷凝成水滴,令其为qm1,而保持气态的部分为qms,从定义知,此时湿蒸汽的干度为:

　　涡街流量计的输出仅与流过测量管的流体流速成正比,在测湿饱和蒸汽时,水滴对涡街流量计输出的影响可忽略,故可以认为,涡街流量计的输出完全是由湿饱和蒸汽的干部分所引起,而干部分的密度,无论是压力补偿或温度补偿,都可较精确查出。蒸汽计量时如果双方约定按蒸汽干部分结算费用,冷凝水不收费,则在本例中相变对测量的影响微不足道,可以忽略;如果冷凝水也按照蒸汽一样收费,则涡街流量计的计量结果偏低1-X。

2.2　饱和蒸汽

　　当涡街流量计安装在减压阀后,饱和蒸汽突然较大幅度减压,流体出现绝热膨胀,水滴部分蒸发,同时从液相和气相中吸收汽化热,使汽液相温度降低。如果温度降低得不多或蒸发前湿度较高,会使温度迅速降低到与新的压力所对应的饱和温度,建立新的平衡。这时蒸汽仍为饱和蒸汽,如果压力降低得很多或蒸发前湿度较低,则因水滴蒸发而使温度降低后仍高于新的压力所对应的饱和温度,则蒸汽变为过热蒸汽。