蒸汽流量测量若干问题的讨论

　　1　问题的提出

　　蒸汽是重要的二次能源,广泛用于取暖、制冷、生产工艺用热中作载热工质。据不完全统计,我国年产蒸汽为20亿t,所以提高蒸汽的生产、输送及使用效率可以节约巨大的能源。我国是一个耗能大国,同时又是一个能源利用率低下的国家,在计划经济时代,蒸汽与其它能源一样也是国家“统购统销”,价格不尽合理,既影响生产者提高蒸汽质量的积极性,也影响到使用者节约能耗的积极性。随着社会主义市场经济的发展,蒸汽正逐步推向市场,由国家分配、国家定价变为按需供应、按质按量收费。这样将促使企业提高能源的管理水平、改进工艺提高品质、降低能耗、增加回收、杜绝浪费,使节约能源这一基本国策得以落实。

　　要提高能源管理水平,必须要有准确的计量。但是蒸汽(特别是湿蒸汽)的准确计量是长期以来困扰着流量测量工作者的老大难问题。其存在的问题:

　　(1)我国现有蒸汽计量没有统一的标准,对仪表系统不确定度不能做出权威性的评估,使贸易双方由于量差引起的矛盾难以解决。

　　(2)仪表选型缺乏规范性的技术依据的指导,使仪表选型、安装、使用不合理,造成测量的偏差过大。

　　(3)饱和蒸汽由于其本身的物理特性,在输送过程中常常是以汽、水两相流出现(即饱和蒸汽的干度小于100%),目前的蒸汽计量没有对干度进行修正,使测量的准确度大为下降。

　　(4)用户使用蒸汽是用所载之热能,而不是工质本身,所以用质量作为蒸汽结算单位不尽合理。

　　2　《蒸汽流量测量方法》国家标准涉及的主要问题

　　2·1　关于贸易结算单位问题

　　热能是一个状态参数,不同状态、等质量的蒸汽含有的热能相差很大。例如:在压力为0·8MPa、温度为200℃的条件下的过热蒸汽,每千克所含的热能为2838·6kJ;在压力0·8MPa温度为220℃的条件下的过热蒸汽,每千克所含的热能为2884·2kJ,二者相差1·6%。所以,以质量为蒸汽的结算单位不能真实反映蒸汽的价值。这会造成了一些热用户不积极利用蒸汽,而寻求新的热源。

　　《蒸汽流量测量方法》国家标准(以下简称《蒸汽标准》)针对上述情况,将以热量、热能为蒸汽的结算单位,并给出相应的数学模型和不确定度的计算,同时考虑到人们多年使用蒸汽质量为交接单位的习惯,作为一种过渡,仍保留以质量为蒸汽结算单位,并给出相应的数学模型和不确定度的计算。

　　2·2　关于湿蒸汽干度修正问题

　　饱和蒸汽在蒸汽中占有相当的比例,湿蒸汽是饱和蒸汽实际存在的几乎唯一形式。过热蒸汽在经过长距离的输送后也往往会成为湿蒸汽。湿蒸汽实质是一种饱和蒸汽和水的两相流,任何汽、液两相流的测量中都必须要测量干度这一重要参数。如不考虑干度,将带来很大误差。对测量质量流量是如此,对能量测量亦是如此。例如:当蒸汽压力为2·5MPa,干度85%时,如不考虑干度的影响,以干蒸汽密度代替湿蒸汽密度,将带来14·5%左右的质量流量测量误差和5·2%左右的能量测量误差。而GB/T1716-1997《企业能源计量器具配备和管理导则》中对企业蒸汽流量计量准确度要求2·5级,所以目前的蒸汽测量方法远达不到GB/T1716-1997的要求。国内外许多专家学者对湿蒸汽计量进行了大量的研究、试验工作。国内一些企业也对干度计进行了试制工作,但由于没有标准,并未在实际生产中应用。《蒸汽标准》将给出湿蒸汽的修正公式及干度的测量方法,它将进一步推动干度计的研制、生产和使用。