過(guò)熱蒸汽

蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，一般情況下所說(shuō)的蒸汽是指過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽是常見(jiàn)的動(dòng)力能源，常用來(lái)帶動(dòng)汽輪機旋轉，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機或離心式壓縮機工作。過(guò)熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱升溫獲得。其中絕不含液滴或液霧，屬于實(shí)際氣體。過(guò)熱蒸汽的溫度與壓力參數是兩個(gè)獨立參數，其密度應由這兩個(gè)參數決定。過(guò)熱蒸汽在經(jīng)過(guò)長(cháng)距離輸送后，隨著(zhù)工況（如溫度、壓力）的變化，特別是在過(guò)熱度不高的情況下，會(huì )因為熱量損失溫度降低而使其從過(guò)熱狀態(tài)進(jìn)入飽和或過(guò)飽和狀態(tài)，轉變成為飽和蒸汽或帶有水滴的過(guò)飽和蒸汽。飽和蒸汽突然大幅度減壓，液體出現絕熱膨脹時(shí)也會(huì )轉變成為過(guò)熱蒸汽，這樣就形成汽液兩相流介質(zhì)。

飽和蒸汽

1.飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對應，二者之間只有一個(gè)獨立變量。

2.飽和蒸汽容易凝結，在傳輸過(guò)程中如有熱量損失，蒸汽中便有液滴或液霧形成，并導致溫度與壓力的降低。含有液滴或液霧的蒸汽稱(chēng)為濕蒸汽。嚴格來(lái)說(shuō)，飽和蒸汽或多或少都含有液滴或液霧的雙相流體，所以，不同狀態(tài)下不能用同一氣體狀態(tài)方程式來(lái)描述。飽和蒸汽中液滴或液霧的含量反映了蒸汽的質(zhì)量，一般用干度這一參數來(lái)表示。蒸汽的干度是指單位體積飽和蒸汽中干蒸汽所占的百分數，以“x”表示。 

3.準確計量飽和蒸汽流量比較困難，因為飽和蒸汽的干度難以保證，一般流量計都不能準確檢測雙相流體的流量，蒸汽壓力波動(dòng)將引起蒸汽密度的變化，流量計示值產(chǎn)生附加誤差。所以在蒸汽計量中，必須設法保持測量點(diǎn)處蒸汽的干度以滿(mǎn)足要求，必要時(shí)還應采取補償措施，實(shí)現準確的測量。

測量的分析

目前使用流量?jì)x表測量蒸汽流量，測量介質(zhì)都是指單相的過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽。對于相流經(jīng)常變化的蒸汽，肯定會(huì )存在測量不準確的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題的解決方法是保持蒸汽的過(guò)熱度，盡量減少蒸汽的含水量，例如加強蒸汽管道的保溫措施，減少蒸汽的壓力損失等，以提高測量的準確度。然而這些方法并不能徹底解決蒸汽流量測量不準確的問(wèn)題，解決這一問(wèn)題的根本辦法是開(kāi)發(fā)一種可測兩相流動(dòng)介質(zhì)的流量?jì)x表。用于檢測氣體流量的流量計種類(lèi)很多，以速度式和容積流量計應用*普遍，它們的共同特點(diǎn)是只能連續測定工況下的體積流量，而體積流量又是狀態(tài)的函數，工作狀態(tài)下的體積流量不能確切的表示實(shí)際流量，工程上一般都以標準狀態(tài)體積流量或質(zhì)量流量表示。所謂標準狀態(tài)體積是0℃、1個(gè)標準大氣壓下的氣體體積或20℃、1個(gè)標準大氣壓下的體積。以質(zhì)量流量為計量單位的情況，目前應用不多。采用刻度氣體流量計時(shí)，選定氣體正常溫度、壓力為設計條件，將設計狀態(tài)下的體積流量折算為標準體積流量或質(zhì)量流量，其折算系數中含有氣體密度的因素，當氣體介質(zhì)的工作狀態(tài)偏離設計狀態(tài)，流量示值將產(chǎn)生誤差。此外氣體介質(zhì)的組成、含量或溫度的變化，對流量測量也產(chǎn)生影響，所以蒸汽流量的測量更需要采取補償措施，并且因蒸汽的狀態(tài)變化補償因素也比較復雜。

影響蒸汽流量計計量的主要問(wèn)題

1、量程比不足

量程比是指一個(gè)流量計能確保給定的精度和再現性的范圍內，所能測量的*大流量和*小流量之比。但涉及量程比時(shí)我們必須小心，因為量程比是基于實(shí)際的流速，蒸汽系統一般的*大允許速度為35ms，更高的流動(dòng)速度會(huì )引起系統的沖蝕和噪音。而不同的流量計允許的*低流速是不同的，一般渦街流量計所能測量的*低蒸汽流速為2.8ms，對于量程比不足的情況，應采用大量程比的流量計（流量計的*低允許流速為0.6ms，*大量程比可達100：1）或選擇多個(gè)流量計并聯(lián)。

2、上下游直管段不足

對于傳統的渦街或孔板流量計，其前后安裝直管段要求分別約為20D和5D。如果上下游直管段不足，則會(huì )導致流體未充分發(fā)展，存在旋渦和流速分布剖面畸變。流速剖面畸變通常由管道局部阻礙（如閥門(mén)）或彎管所造成，而旋渦普遍是由兩個(gè)或兩個(gè)以上空間（立體）彎管所引起的。上下游直管段不足可以通過(guò)安裝流動(dòng)調整器來(lái)調整，*簡(jiǎn)單有效的辦法是采用對上下游直管段要求較低的流量計。

3 、溫度測量影響因素

從流量計現場(chǎng)使用的情況來(lái)看，溫度測量誤差除了測溫元件的固有誤差之外，還同安裝的不規范有關(guān)。

①補償精確度的差異。測溫對補償精確度影響較大。如采用相同精度等級的溫度和壓力感應器，測溫誤差引起的密度差異要大于測壓誤差。

②壓力測量影響因素。在蒸汽壓力的測量中，由于引壓管內冷凝水的重力作用會(huì )使壓力變送器測量到的壓力同蒸汽壓力之間出現一定的差值。測壓誤差如果不予以校正，則會(huì )影響蒸汽密度的計算，引起流量計量的誤差。對于上述現象，可在二次表（流量計算機內）進(jìn)行零點(diǎn)遷移，既簡(jiǎn)單又準確。

③蒸汽的密度補償不正確。為了正確計量蒸汽的質(zhì)量流量，必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化，即蒸汽密度補償。不同類(lèi)型的流量計受密度變化影響的方式不同。渦街流量計的信號輸出只和流速有關(guān)，而和介質(zhì)的密度、壓力和溫度無(wú)關(guān)，差壓式流量計其質(zhì)量流量與流量計的幾何外型、差壓平方根和密度平方根有關(guān)。

4、蒸汽干度的影響

目前，用于測量蒸汽流量的流量計大部分為體積流量計，*先測得體積流量，然后通過(guò)蒸汽的密度計算質(zhì)量流量，也就是假定蒸汽為完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，如果不考慮蒸汽干度的影響，得出的數據會(huì )低于實(shí)際的流量。因此流量計的二次儀表（流量計算機）應該具有設置飽和蒸汽干度的功能。但在實(shí)際工況確定蒸汽的干度也很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計入口處的蒸汽品質(zhì)，則能改進(jìn)蒸汽流量計的測量精度。

5、管道振動(dòng)

渦街流量計等對機械振動(dòng)比較敏感，計量結果易受干擾，應對流量計前后管道作可靠的支撐設計。如管道振動(dòng)不可避免，應采用抗干擾能力強的差壓式流量計.

6、差壓傳送誤差（差壓式流量計）

一是零點(diǎn)漂移。差壓變送器安裝到現場(chǎng)投入時(shí)，往往發(fā)現零位輸出出廠(chǎng)校驗時(shí)的零位輸出不一致。這種零位輸出偏離稱(chēng)為靜壓誤差。其調整方法是向正負壓室通入相同的靜壓，將三閥組的高低壓閥中一個(gè)打開(kāi)，另一個(gè)關(guān)閉，將平衡閥打開(kāi)，如果懷疑正負壓室內尚未充滿(mǎn)被測介質(zhì)，則可通過(guò)正負壓室上的泄流閥排盡積氣（或積液），然后再檢查變送器的輸出。二是引壓管布置不合理。引壓管線(xiàn)應保證合理的坡度使管內能出現的氣泡較快地升到母管內，管內出現的雜質(zhì)等較快地下沉到排污閥。引壓管線(xiàn)應定期檢查維護，確保無(wú)泄漏無(wú)堵塞。引壓管的內徑與被測流體的性質(zhì)和引壓管總長(cháng)度有關(guān)，對于蒸汽系統，引壓管的內徑一般在10mm左右。為了避免正負壓引壓管內介質(zhì)溫度不一致，導致密度出現差異，引起傳送失真，正負引壓管應盡量靠近布置。當用于室外或嚴寒地區時(shí)，引壓管中的液體可能會(huì )結冰，因此需要伴熱保溫，但應避免將伴熱管直接繞在引壓管上，導致介質(zhì)部分汽化，出現虛假誤差。