蒸汽涡街流量计在热电厂蒸汽贸易结算上的应用

蒸汽涡街流量计现广泛运用于热电厂蒸汽贸易结算上，特别是针对供气管道直径不超过DN300mm的中小型用户。蒸汽涡街流量计是一个计量系统，在实际使用中，还要考虑到环境等各方面因素的综合影响。
这个计量系统需要使用者正确的使用，需要买卖双方共同的维护。因此了解必要的流量计知识，正确的使用流量计，是蒸汽涡街流量计计量公平的基础。下面我们分别从理论和实际来为大家介绍一些蒸汽涡街流量计运用的知识。
涡街流量计的工作原理：涡街流量计利用卡门涡街原理。在流体中安放旋涡发生体，流体在旋涡发生体下游两侧交替地分离释放出两列有规律的交错排列的旋涡，在一定雷诺数范围内，该涡街的频率与旋涡发生体的几何尺寸，管道的几何尺寸有关，旋涡的频率正比于流量，此频率可由探头检出。

涡街流量计是测量流体速度的速度式流量计，其直接测量的是流体的流动速度。
与节流式差压流量计相比，涡街流量计的优点有：
一、结构简单、牢固、安装维护方便。无需导压管和三阀组等，减少泄漏、堵塞和冻结等。
二、精确度较高，最大允许误差一般为±（1～1.5）％
三、测量范围宽，合理确定口径，量程比可达20:1。
四、压损小，约为节流式差压流量计的1/4～1/2。
五、输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。
六、在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度、粘度）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。
涡街流量计也存在一定的局限性：
一、对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。
二、口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用于DN400以下。
三、流体温度太高时，传感器还有困难，一般流体温度≤420℃。
四、当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度偏高，影响较大，因此不适用于脉动针对涡街流量计以上的特点。我们在使用中如何才能准确合理的使用蒸汽涡街流量计来保证贸易结算的公平呢。许多供需双方在多年的使用过程中积累了丰富的经验，当然也遇到了许多问题和难点。下面我们就来讨论实际运用中遇到的问题。
案例一
某用气单位蒸汽涡街流量计口径DN150mm，周期检定合格，流量计安装前后直管段区间内一切安装符合安装要求。自从施行了一个节能减排项目，在下游安装了一个20m³的储气罐后（流量计所在要求直管段内无变化），每月蒸气用量大为下降。

上图这个系统中，阀门控制器根据罐内压力来自动控制阀门一，阀门二的开闭。这两个阀门为电磁阀，开闭的执行时间非常短暂。当储气罐为空，即压力接近常压时，阀门一打开，蒸汽由入口放入进入充气阶段，流量计开始计量，储气罐内压力上升到某点后，储气罐充满，阀门一关闭，蒸汽涡街流量计停止计量，阀门二打开，蒸汽由阀门二出口处排出到生产部门，储气罐排空后作如上循环工作。
那么这个企业真的节约了蒸汽用量么。答案是热电厂通过总管和各分支流量统计，发现该厂的实际用量相对以前并未减少，减少的只是抄表读数。那么问题在哪里呢？
通过现场观察发现，阀门一打开充气的那一段时间，罐内的压力接近常压，于是蒸汽在入口处和管道内的压差很大，造成了在这段时间内，通过流量计的蒸汽流速非常大，于是就产生了一个问题，该流量计在这个流速下能正常计量吗？这里就涉及到了涡街流量计的一个选型依据，那就是一般涡街流量计的正常测量流速不超过80m/s。如果超过了，流量计不能正常计量。该厂家的这套装置中，充气阶段大部分时间内，管道内蒸汽流速是大大高于80m/s 的，流量计发生了严重的频率信号丢失，流量计的误差变成了很大的负误差。他们反向利用这个依据来获取非法利益。他们所谓的理由是，我们的流量计检定合格，前后直管段的安装符合要求。后来经专家论证确实出现了上述情况，对此专家提出了建议，为了保证流量计的工作在正常蒸汽流速范围内，可以采取两种措施：一、直接拆除下游储气罐。二、在上游安装音速喷嘴，限制蒸汽流速在80m/s内。最后在供需双方协商后拆除了流量计下游储气罐这套装置，蒸汽计量回归正常。
从这个案例我们得到以下几点关于流量计使用的总结。
一、使用蒸汽涡街流量计要严格按照流量范围选型：
选型原则：1.可测（或线性流量）最小流量为受ReD＝20000（或40000）制约的流量。2.可测最大流量：受v＝80 m/s 最高流速的制约。事实上每台合格的流量计出厂时必须标明测量范围。我们在使用前，一定要对这个参数进行判断，看是否完全包括了实际使用的流速范围。而且不能单纯的以蒸汽管道口径来确定流量范围，一定要符合上述选型原则。
二、不能把检定合格和计量准确看成是一个概念，检定合格是流量计本身的计量性能达到了使用要求，但是这个计量性能的发挥还必须要有合格的使用环境，这些环境因素包括噪音、电磁干扰、震动、另外蒸汽的品质、管道内杂物、甚至风雨雷电等等，这些因素都会影响到量计的正常工作。另外还需要符合要求的安装和合理的参数设置。像本案例中的情况就是用户在保证了流量计检定合格和正常安装的条件下，通过在下游的装置使蒸汽流速大于流量计测量流速范围上限（80m/s），可见管道其他部分的动作也会影响到流量计的计量准确。这就需要对可能产生的影响流量计计量准确的因素进行控制，如在合同上写明，根据流量计的正常使用原则，禁止出现其他可能对流量计计量性能有害的设备或者工作模式。
案例二
某用户由于是个体小规模企业购买的是过热蒸汽，计量器具为蒸汽流量计，由于对流量计检定工作不重视，流量计没有进过检定，后来发现自己能耗比上升，蒸汽用量变大，于是拆下涡街流量传感器送检，检定结果合格，检定中心提出建议，还需要检定配套压力变送器，流量积算仪，热电阻。这几样送检后，检定结果为：压力变送器合格，热电阻合格，但流量积算仪示值误差较大，不合格，计量数据偏高，和用户反映差不多。检定人员对流量积算仪输入系统保护密码后，进一步检查各项参数，发现设定大气压力为0.150Mpa,高于实际的0.101Mpa，该流量积算仪采集的压力变送器信号为表压，而实际参与计算蒸汽密度的为绝对压力，即表压与设定大气压力的和。绝对压力=表压+大气压力
由此我们可以看出参与计算的绝压比实际的绝对压力高了，同样温度下的，过热蒸汽的密度也变大了，最后质量流量变大。检定人员将流量积算仪中大气压力设回正常值后，该流量积算仪误差回归正常。经询问，原来此用户是一个大型用气户下的二级用户，对仪表使用缺少必要的了解。供需双方并未签订合同，也没持有注明了仪表参数设置的文件。由于认识不足，对仪表也无保护措施，结果发生了上述事件，造成了不必要的损失。
通过这个案例，我们作出了下面几点总结。
一、过热蒸汽密度是随蒸汽温度，压力变化而变化的，因此蒸汽涡街流量计中的温度，压力传感器计量性能以及计算装置中的参量计算须要检定合格达到要求才能使用，压力温度信号的采取必须是实时原始的，不允许在计算中人为添加或减少数值。也不能用设定固定密度的办法来取代温度、压力传感装置。
二、蒸汽贸易特别是固定长期的贸易，必须要有正规的买卖合同，合同上须要注明一般参数设置和特殊参数设置（如针对该用户的最小流量切除等参数），买卖双方都要清楚了解这些参数的意义和可能产生的影响。使用过程中，仪表必须要有必要的保护功能，买卖双方任何一方不允许单方面的修改仪表中按合同设定的参数。
三、用于贸易结算的蒸汽涡街流量计是属于国家强制检定计量器具，必须按周期检定。这样既遵守了国家法律法规，又保证了蒸汽计量的公平性。送检是送检整个蒸汽计量系统，包含压力变送器，流量积算仪，热电阻等装置，缺一不可。
四、了解必要的蒸汽涡街流量计知识，购置检定合格的合法计量器具，这样的仪表在参数改变后可以保留痕迹，有事发生时有证可查，平时做好监控工作，才能及时发现问题。
比起我们购买多少吨钢材或者多少吨水，蒸汽贸易更加抽象和复杂。蒸汽没有一个具体的形态，我们必须依赖蒸汽涡街流量计给予我们直观的数据，因此，要拥有一台值得信赖的蒸汽涡街流量计，离不开你的认真学习，正确使用，和小心维护。