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蒸汽流量测量仪表优劣概述
蒸汽是使用最广泛的载热工质，是重要的二次能源，蒸汽流量的测量对加强管 理、公平贸易、节约能源、提高经济效益等方面都有重要意义。蒸汽流量测量方法 如果按工作原理细分，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 流量计和其他变量测量仪表，或者两种不同测量原理流量计组合成的仪表，经计算 求得质量流量。 现在人们广泛使用的蒸汽质量流量计绝大多数仍为推导式。其中，以节流式差 压流量计和涡街流量计为核心组成的蒸汽质量流量计是主流，这两种方法有各自的 优点和缺点，适用于不同的场合和不同的要求。除此之外，科里奥利质量流量计、 均速管流量计、超声波流量计等在蒸汽流量测量中也有应用。 一．节流式差压流量计测量蒸汽质量流量
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式中：Qm------质量流量，kg/h； F------涡街流量计输出频率，P/s； Kt-----工作状态下的流量系数，P/L； ρ-----流体密度，kg/m3。 以下是采用涡街流量计测量蒸汽质量流量的系统示意图：
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压力和温度的影响： 实时流体温度、压力补偿时，应合理选择温度、压力测口的位置。因为蒸汽以 一定流速流过流量测量仪表时，测压口选在不同的位置得到的测量值是不同的。测 温口也有类似的情况。从流量计使用现场的实际情况来看，用于温压补偿的测温口、 测压口位置虽然多种多样，但大多数是测压口在前，测温口居后。孔板流量计国家 标准 GB/T2624-1993 4.4.1 规定：流体的静压应在上游或下游取压口平面处取得。 如果在此两点任何一处取压都有可能破坏静压力场取得的差压，从现场的实际操作 上也是无法实现的。 测温口的选择也是很关键的，如果流体处于过热状态的气体或蒸汽，温度传感 器插孔最好选在节流件下游。而若流体为处于饱和状态的蒸汽，而且又是根据测温 结果去查密度表，进而进行密度补偿，为了能使查表得到的密度恰巧为ρ，温度传 感器从原理分析应选在正端取压口平面处或负端取压口平面处。但这又因测温套管 距节流件太近而对流动状态产生太大的干扰而变得不可行。 总之由于技术上的原因和原理上的要求，无论是测温口和测压口在目前的状况 下都与理论上的要求有一定的差异，也就必然带来不可避免的测量误差。
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节流式差压流量计的主要特点： 1.节流式差压流量计中的标准孔板结构易于复制，简单牢固，性能稳定，价格 低廉、 2.无须实流校准就可使用，这在流量计中是少有的（只是针对标准化的孔板而 已） 。 3.适用范围广泛，既适用于全部单相流体，也可测量部分混相流。 4.高温高压大口径和小流量均适用。 5.正如它的优点特别突出一样，节流式差压流量计的局限性也特别的明显： a.由于众多因素的影响错综复杂，测量精确度无法提高，也大大限制了它在一 些重要的场合如：贸易计量、精确控制、物料平衡等的使用。 b.范围度狭窄，由于仪表信号（差压）与流量为平方关系，所以一般范围度仅 为 3:1~4:1，随着计算机技术的发展和芯片技术的提高，目前可以做到 10:1. c.现场安装条件要求很高，如需较长的直管段，配接冷凝器，加装排污阀，一 般难以满足。 d.节流装置与差压显示仪表之间引压管线为薄弱环节，密封点多，易产生泄露、 堵塞及冻结、信号失真等故障。 e.压损大，尤其是大管径，高压的情况下。其每年的压损所消耗的费用可达几 万到上百万。 f.正是由于以上的限制和特殊要求，因而节流式流量计的维护量非常大，有些 是日积月累的问题而不易察觉，造成供应方或者用气户的利益被侵蚀，致使贸易纠 纷不断。 二．涡街流量计测量蒸汽质量流量 常规的涡街流量计是体积流量计，即流体雷诺数在一定范围内，其输出只与体 积流量成反比。涡街流量计的输出有频率信号和摸拟信号两种，相对来说，频率输 出的信号比摸拟信号精确度要高，大约在 0.1%。
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以下是节流式差压流量计测量系统的示意图：
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节流式差压流量计的一般表达式为：
通过表达式可以看出流量示值同密度ρ和差压密切相关，而蒸汽工况（温度和 压力）的变化，必然使ρ产生相应的变化。因此，差压式流量计必须与用以求取蒸 汽密度的工况测量仪表配合，并同计算部分一起组成推导式质量流量计，才能保证 测量精确度。
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通过上面的系统图可以看出，要想正确测量蒸汽质量流量，关键是求取蒸汽工 况条件下的密度来进行补偿。现在计算机发展技术已经可以做到智能化的查取密度 值，也就是在 CPU 控制下，模仿人工查表的方法，采用计算机查表与线性内插相结 合的技术，得到很高的精确度。 正如节流式差压流量计一样，涡街同样存在如何选取取压口和测温口的问题。 我们都知道涡街流量计是利用流体流过漩涡发生体时产生的稳定漩涡，通过测量其 漩涡产生的频率，得到体积流量。 实验指出，流过漩涡发生体的流体不论是液体、气体还是蒸汽，只要雷诺数在 2X10（4）~7X10（6）范围内，就能得到稳定的流量系数。 实验同时指出，漩涡产生的频率，反映了漩涡发生体处的流体平均流速，此流 速与流通截面积的乘积即为体积流量。要将蒸汽的这种体积流量换算成质量流量， 必不可少的是测量出漩涡发生体处的流体静压力。此处静压力由于流体流速较高， 比涡街流量计上游管道内的流体压力低一些。若在此处准确地测量静压力，由于多 种原因有一定困难，现在大多数采用在流量计下游一定距离的地方来测量接近传感 器发生体处静压的静压，这也是无奈之举，必将对仪表的准确测量带来影响。 同理，测温口的选取在常规涡街流量计中造成的影响也是存在的，无需再次论 证。 涡街流量计的特点：
频率输出涡街流量计测量质量流量的表达式为：
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1.结构简单、牢固、安装维护方便、无需导压管和三阀组、截止阀等，减少泄 露、堵塞和冻结等。 2.精确度较高（单指传感器） ，一般为±（1~1.5）%R。 3.测量范围宽，合理确定口径，范围可达 20:1。 4．输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。 5.在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度、黏度）和组成的影响， 即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状、尺寸有关。 但是，一般的涡街流量计有最致命的缺陷，对管道机械振动较敏感，不适用于 强振动场所。流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度≤420℃。另外对流 体是脉动流也不适合。 (Innova-Mass)： 多参数涡街质量流量计 多参数涡街质量流量计(Innova-Mass 美国斯亚乐公司在 1998 年推出了世界上第一台工业领域的多参数涡街质量流量 计。多参数涡街质量流量计(Innova-Mass)仅从单点进入管道，即可测量所有过程参 数（该表可测量流体的速度，温度和压力及计算质量流量，体积流量和密度） 。过去， 传统的温、压补偿技术由于温度、压力、流量参数不在同一点测量，造成流体密度 计算的误差，导致质量流量精度有 3-5%的误差范围甚至更高，而美国斯亚乐公司推 出的多参数涡街式质量流量计可在同一点，采用单探头技术同时测量温度、压力、 流量参数，有效降低了安装的复杂性和成本，并可提供±1.0%R（系统综合误差）的 测量精度范围，大大地提高了测量的准确度并降低了总体安装成本，成为当今蒸汽 流量测量的首选产品。2007 年美国斯亚乐（SIERRA）涡街流量计获得美国工业产品 大奖。 美国斯亚乐涡街流量计具有测量精确、长期运行稳定、测量范围大（雷诺数低 至 5000） 、量程比宽（蒸汽最小 3 米/秒，最大 91 米/秒） 、安装简易等优点。与国内 外其它品牌相比较，美国斯亚乐涡街流量计已有效去除了传统涡街式流量计存在的 两大常见问题，狭窄的量程比和管道振动所产生的误差。