蒸汽計量表是將標準孔板與多參數差壓變送器（或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及引的流量，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領域的過程控制和測量。節流裝置又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件（節流件）和二次裝置（差壓變送器和流量顯示儀）組成廣泛應用于氣體。

  蒸汽計量表工作原理

孔板式流量計采用差壓式測量方法對流量進行測量，即在管道內裝入節流元件—孔板，當水蒸汽流過孔板時，流體速度增大、壓力減小，于是在孔板的前后產生差壓。具有一定設計尺寸的孔板測量水蒸汽流量，在保證孔板前后有足夠的直管段等條件下，孔板前后的差壓將隨流量的變化而變化，且兩者具有確定的關系，因此可以通過測量差壓得到水蒸汽的流量。

根據國標GB/T2624-93，對于標準節流裝置，差壓與流量的函數關系式為：

式中：qm為質量流量，kg/s；C為流量因數；β為孔板孔徑與管道內徑之比，β=d/D；ε為氣體膨脹因數，當流體為不可壓縮性流體時ε=1；d為孔板孔徑，m；△p為孔板前后的壓差，Pa；ρ為節流件入口端流體密度，kg/m³。

通常使用的節流元件是在額定工況下進行設計的，但實際應用時的工況(如溫度、壓力等)可能會偏離設計工況。這樣，式(l)中流量因數C、氣體膨脹因數ε、氣體密度ρ、孔板孔徑d等參數均可能會偏離額定工況值，從而導致測量誤差。特別是當測量可壓縮氣體時產生的誤差更大，實驗證明：當壓力、溫度變化引起密度變化的3倍時，流量測量將產生約70%的誤差，這遠遠超出了工程要求的計量誤差范圍。為了保證流量測量的精度，實際應用中必須對這些隨工況變化的參數進行補償。

  補償方法

(l)流量因數C的補償

流量因數C是表征孔板節流裝置特性的主要參數。它是雷諾數Re和β的函數。文獻中描述了角接取壓標準孔板的流量因數變化圖，它是一個隨流量變化的量。其值隨雷諾數Re的上升而下降，當雷諾數Re大于一定值趨向無窮大時，流量因數C趨向于常數Ck，而且孔徑比β越大，流量因數C的變化幅度也越大，使C趨向于常數Ck的雷諾數Re也越大。

流量因數C與β和Re的之間的定量關系為：

對于給定的標準孔板，當孔徑比β為一常數，流量因數C僅是雷諾數Re的函數C=f(Re)。如當β=0.5時，由（2）式得：

在式(l)中將C用(2)式而不是一個常數來代替可提高計量的精度。如對于設計計量點為42t/h、孔徑比0.6037的角接取壓標準孔板，當實際流量為1.4lt/h會產生2.4%的誤差，而運用(2)式就可避免。

(2)水蒸汽膨脹因數ε的補償

法蘭取壓節流孔板的可膨脹系數為：

式中：β為孔徑比；k=1.3為水蒸汽的等嫡指數；△p為孔板前后的差壓，Pa；p為水蒸汽節流前的壓力，pa；

由式(l)可知，在其它參數不變的情況下，水蒸汽流量qm與ε之間的關系可簡化為：qm=keε·其中ke在工程應用中可看作常數。在測量水蒸汽的流量時，ε的變化對流量qm的影響可以從以下的例子中看出。

測量過熱水蒸汽流量，孔板設計時的額定值為：流量q設=40.0t/h，孔徑比β=0.6210、水蒸汽膨脹因數ε設=0.9751，此時對應的壓差為△p設=50kPa；實際應用中水蒸汽流量為qm=1/10q設=4.0t/h時，對應的壓差△p=1/100△p設=0.5kPa，而將參數代入式(4)，此時的水蒸汽膨脹因數ε=0.9996。在測量中如果仍然按照額定ε設=0.9751進行計算，所得流量會產生相對誤差：

由此可見，在測量水蒸汽流量時，若把ε當作常數處理將產生誤差，有必要對ε進行修正。修正的方法為：測量時，在確定的β下，將ε用(4)式代入。對于角接取壓節流孔板，其可膨脹因數為：

對其進行分析，仍然可得上述結論。

(3)水蒸汽密度ρ的補償

在其它參數不變的情況下，水蒸汽流量qm與密度ρ之間的關系為：

可以看出，水蒸汽流量與水蒸汽密度的平方根成正比關系。水蒸汽是可壓縮性氣體，當其壓力、溫度變化時，其密度將發生明顯的變化，這將引起流量很大的誤差。

因實際水蒸汽狀態(壓力、溫度)與流量計設計時水蒸汽狀態（壓力、溫度）偏離造成的相對誤差可由下式表示：

式中：qm和qm設分別為實際測量流量和設計工況下的流量，kg/s；ρ和ρ設分別為水蒸汽的實際密度和設計工況下的密度，kg/m³。

假如設計孔板流量計時是按照0.5MPa所對應的飽和水蒸氣密度ρ設=2.667kg/m³設計的，則在不同工況下所產生的誤差如表1。

由表1可以看出，水蒸氣密度的變化造成的測量誤差可能很大，水蒸氣的實際狀態偏離孔板設計狀態越嚴重，所引起的誤差就越大。

要補償密度變化所引起的這種誤差，就不能將式（1）中的密度以設計工況下的密度來代入，而要將水蒸氣密度看作壓力p和溫度t的函數，即ρ=f（p·t）。由于沒有同時滿足水蒸氣高精度和寬量程的ρ=f（p·t）表達式，工程應用時可根據所選量程，借助水蒸氣密度表進行函數擬合，然后將擬合的解析式帶入（1）式。MATLAB對水蒸氣的密度進行擬合。

當溫度的變化范圍為300℃～600℃、壓力變化范圍為1.0～5.0MPa時，擬合函數為：

ρ=（0.0069843-0.0000039t-4.0212/t+0.12772/p+0.00045853t/p）-1

（其中溫度的單位為℃，壓力的單位為MPa）。

實驗證明，在這個溫度和壓力范圍內，密度的相對誤差不超過0.4%，流量的相對誤差不超過0.2%。擬合范圍減小時，誤差將會更小。

（4）孔板內徑d的補償

測量水蒸氣流量時如果設計工況為200℃，孔板內徑為d設，則孔板內徑在實際工作狀態下的修正公式為：

d=d設[1+a（t-200℃）]   （8）

式中：a為孔板材料的線膨脹系數，1/℃。

在其他參數不變的情況下，水蒸汽的流量qm與孔徑d之間的關系為：

qm=kdd²

其中：kd為一常數，則有質量流量的相對誤差為：

將式（8）代入（9）式得：

△qm=[1+a（t-200）]²-1=2a（t-200）+[a（t-200）]²

如果孔板工作的溫度范圍為100℃～300℃，孔板材料為ICrl8N9Ti，查表得a=17.2×10-6/℃，孔板內徑為50mm，則由孔板內徑所造成的大相對誤差為：

△qm≌2a（t-200℃）=0.34%

由此可知孔板內徑所引起的誤差很小，在一般的測量中不需要考慮其誤差的影響；在溫度變化很大或需要高精度計量時可以用式(8)進行補償。

對于壓差△p的測量一般用差壓變送器，智能變送器的精度一般都很高。如Rosemount305lCD的精度可達0.05級。只要選用高精度的差壓變送器就可以達到所需要測量的技術要求。