蒸汽流量測量的準確性分析  

摘要：簡要介紹了蒸汽流量測量的方法，分析了引起測量誤差較大的原因。

針對蒸汽流量的實際情況，提出了提高流量測量準確性的方法和措施，以及正確選用蒸汽流量剛量儀表應注意的事項，可供流量測量工作借鑒。  

1 過熱蒸汽流量測量的不確定性    

過熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱升溫獲得。過熱蒸汽的溫度與壓力是兩個獨立參數，其它狀態參數由這兩個參數決定。過熱蒸汽在經過輸送后，隨著工況（如溫度、壓力）的變化，特別是在過熱度不高的情況下，因為熱量損失溫度降低而使其從過熱狀態進入飽和或過飽和狀態，轉變成為飽和蒸汽或帶有水滴的過飽和蒸汽。飽和蒸汽突然大幅度減壓，一部分液滴在絕熱膨脹時也會轉變成為過熱蒸汽，這樣就形成汽液兩相流介質，一般流量計都不能準確檢測兩相流體的流量，從而產生流量測量誤差。

2 飽和蒸汽流量測量的不確定性      

飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對應，二者之間只有一個獨立參數。飽和蒸汽容易凝結，在傳輸過程中如有熱量損失，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為濕蒸汽。嚴格來說，飽和蒸汽或多或少都含有液滴或液霧，所以不同狀態下不能用同一氣體狀態方程式來描述。飽和蒸汽中液滴或液霧的含量反映了蒸汽的質量，一般用干度這一參數來表示。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。      準確計量飽和蒸汽流量較困難，一般流量計都不能準確檢測兩相流體的流量，蒸汽壓力波動將引起蒸汽比體積的變化，流量測量值會產生附加誤差。所以，在飽和蒸汽測量中，必須設法保持測量點處蒸汽斷度穩定，必要時還應采取補償措施。

3 測量誤差分析    

目前使用流量儀表測量蒸汽流量，測量介質都是指單相流的過熱蒸汽或飽和蒸汽。對于相流經常變化的蒸汽，會存在測量不準確的問題。對此，需保持蒸汽的過熱度，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*解決蒸汽流量測量準確的問題，解決這一問題的根本辦法是開發一種可測兩相流動介質的流量儀表。     用于檢測氣體流量的流量計種類很多，以速度式和比體積流量計應用zui普遍，它們的共同特點是可測定氣體的比體積流量，而比體積流量Gv又是狀態的函數，工作狀態下氣體的比體積流量并不能確切的反映實際流量。對此，工程上一般都以標準狀態比體積流值或質量流量表示。采用刻度氣體流量計時，選定氣體正常溫度、壓力為設計條件，將設計狀態下的比體積流量折算為標準比體積流量或質量流量，其折算系數中含有氣體比體積的因素，當氣體的工作狀態偏離設汁狀態，比體積流量測量值將產生誤差。此外，氣體的禪分、含量或溫度的變化，都對流量測量產生影響。所以，蒸汽流量的測量更需要采取補償措施，并且因蒸汽的狀態變化補償因素也比較復雜。      過熱蒸汽的比體積由蒸汽的溫度、壓力兩個參數決定，而且在不同的參數范圍內，比體積的表達形式也不相同，無法用同一通式表示，所以不能獲得統一的比體積計算公式，只能個別推導求得溫度、壓力補償公體。在溫度、壓力波動范圍較大的場合，除進行溫度、壓力補償外，還需要考慮對過熱蒸汽體積膨脹系數ε的補償。

無論采用何種流量計測量飽和蒸汽的流量，在蒸汽壓力波動的條件下，必須采取壓力補償措施，這是因為在流量方程中，工作條件與設計條件不一致時，蒸汽比體積讀數會產生誤差，誤差的大小和工作壓力與設計壓力偏差的大小有關，實際壓力大于設計壓力將出現負誤差，否則將出現正誤差。蒸汽的干度是關系到能否準確測量蒸汽流量的重要條件，正在研制的在線蒸汽干度檢測儀表應用于蒸汽流量計量與補償系統，將進一步提高計量的準確性。因此，目前的蒸汽流量測量應采取以下3 項措施。     (l) 輸送蒸汽的管路須有良好的保溫措施防止熱量損失。      (2) 在蒸汽管路上要逐段疏水，在管道的zui低處及表前的管道上應設置疏水器，及時排出疏水。    (3) 鍋爐運行操作中應避免出現汽包液位過高現象，盡量減少出現大的負荷波動。 4 流量儀表的選型      蒸汽流量測量在選擇流量儀表時應考慮5個主要因素：(l)被測流體特性；(2)生產工藝情況；(3)安裝條件；(4)維護需求；(5)儀表特性。本文著重討論流量儀表的特性、安裝條件、維護需求以及選用流量儀表應注意的幾個問題。目前，測量蒸汽流量的儀表主要有渦街流量計、差壓式(孔板、均速管、彎管)流量計、分流旋翼式流量計、阿牛巴流量計、浮子式流量計等，下面以渦街流量計、孔板流量計和彎管流量計為例加以說明。