可测两相流动介质的流量仪表的选型介绍

蒸汽流量测量难度较大，其主要原因是由蒸汽的特点决定的。蒸汽是比较特殊的介质，随着工况（如温度、压力）的变化，过热蒸汽经常会转变成为饱和蒸汽，形成汽液两相流动介质。使用目前的流量仪表测量气流量，肯定会存在测不准的问题，然而解决问题的根本办法是开发一种可测两相流动介质的流量仪表。

1、流量仪表的选用

在选择仪表时应考虑5个主要因素：被测流体特征、生产工艺情况、安装条件、维护需求以及流量仪表的特性。对蒸汽计量而言，同样要考虑以上5个因素。这里，着重讨论流量仪表的特征、安装条件、维护需求以及选用流量仪表应注意的几个问题。

目前，测量蒸汽流量的仪表主要有涡街流量计、差压式流量计、浮子式流量计等，这里主要讨论孔板流量计、涡街流量计和弯管流量计。

1.1 孔板流量计

孔板流量计应用历史悠久，有国际标准，理论精度高，应用十分普遍，但经过几十年的应用，发现孔板流量计有它的不足：

（1）应用中许多因素对其测量精度有非常大的影响，使其测量误差增大，如设计参数与工况参数不符，上游直管段不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，锐角磨损等；

（2）安装较为麻烦，维护及拆洗的工作量较大；

（3）流量量程比为1:3，局限性大；

（4）若安装不正确，容易发生蒸汽泄露；

（5）压力损失较大，运行费用高。

1.2 涡街流量计

涡街流量计是基于卡门涡街原理而研制成功的一种新型流量计，70年代以来得到了迅速的发展。是孔板流量计的替代产品之一。具有以下特点：

（1）结构简单牢固，无可动部件；

（2）维护十分方便，安装费用低；

（3）测量范围宽，量程比可达1:10；

（4）压力损失较小，运行费用低；

（5）应用范围广，气体、液体的流量均可测量。

但涡街流量计存在一定的局限性：

（1）涡街流量计是一种速度式流量计，旋涡分,离的稳定性受流速影响，故她对直管段有一定的要求，一般是前10D后5D；

（2）测量液体时，上限流速受压损和气蚀限制，一般是0.5～8m/s；

（3）测量气体时，上限流速受介质可压缩性的限制，蒸汽是8～25m/s；

（4）应力式涡街流量计对振动较为敏感，故在,振动较大的管道安装流量计时，管道要有一定的减震措施；

（5）应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，一般为-40～300℃。

1.3 弯管流量计

弯管流量计具有以下特点：

（1）结构简单，价格低。弯管传感器实际上是一个90°标准弯头，没有比它结构更简单的流量传感器了。随着机械加工工业的发展和行业标准化及规范化管理的不断完善，用作弯管头其质量越来越好，价格也越来越低；

（2）无任何附加节流件或插入件，无附加压力损失 节约能源。这一特点给弯管流量计的工业化应用带来了巨大的便利和经济效益。对孔板流量计来说，流体在孔板上的压力损失是不可恢复的，其损失可达孔板在该流量下产生的差压值的60%～80%。为了提高其测量精度，设计人员在选定孔板流量计的工作差压值时一般都取高值，使该压力损失成为不可忽视的数值。弯管测量计则不存在管道附加阻力损失的问题，孔板的节流损耗可简单地看作是弯管流量计的节能效果。这对于那些大系统、大管径、大流量、低压力的测量对象好处更加明显。在蒸汽测量系统中，为了维持一台安装在100t/h流量管道上的孔板流量计正常运行，年耗电数万度，折合人民币数万元。这里仅考虑孔板流量计压力损失为几十千帕，为使这个问题有一个量的概念，我们做出了一些推算列在表中。

表1的数据为蒸气流量测量中不同的压力损失，孔板流量计引起的额外耗电量、电耗费用、其中运行天数按360d计算，电价按0.4元/kW·h计算，

由表1可见，流量为5000m3/h的蒸汽，当孔板压力损失为20kPa时，运行费用为9.6万元。而弯管流量计没有附加阻力损失，如用弯管流量计代替孔板流量计进行蒸汽流量测量，可大大地降低运行费用，获得可观的经济效益。

（3）可测量容易脏污、易堵 塞传感器的流体。循环水水质较差，对流量测量装置的污染影响较大。孔板流量计的节流件或涡街流量计的插入件*易被循环水站污或堵塞，尤其是孔板节流口的直角部分，即使是轻微的玷污也会对测量精度造成*大的影响。弯管传感器对于类似循环水这样的介质（如高炉煤气等）其适应性是不用怀疑的，即使是长期的运行也能保证弯管流量计的正常工作，保证其足够的测量精度。

（4）适应性强、量程范围宽、直管段要求不严格。只要是能用孔板、涡街，匀速管等流量计进行测量的管道内流体流量都可以用弯管流量计进行测量，而且在耐高温、耐高压、耐冲击、耐振动、耐潮湿、耐粉尘等方面，弯管流量计远优于其它流量计。如高温、高压、冲击、振动，对于涡街流量计来说其使用性是十分有限的，这与其测量原理有关，实测测量结果产生较大的附加误差影响了测量精度，造成测量不准。所有这些问题对弯管流量计来说都不存在。弯管流量计的量程比可达1:10，对于蒸汽，它的适用范围为0～70m/s，可以较好地满足蒸汽流量测量的要求。弯管流量计由于其特殊 的测量原理，其在实际应用时对直管段的要求不严格，一般只要求前5D、后2D即可，远远低于其他流量测量装置的要求；

（5）流量计精度高，重现性好。测量精度可达1%，重现性精度可达0.02%,一次安装后,不再需要重复拆装,因此,其安装精度也能得到*佳保证。

（6）维修方便，不需要停产。

弯管流量计的安装应注意以下几点：

（1）在允许的范围内尽可能加大取压孔的孔径；

（2）取压孔连接的跟部阀选择与取压孔直径相同的球阀，方便对取压孔进行必要的疏通；

（3）定期用低压蒸汽对取压阀以及取压孔进行吹扫、清洗，通过两侧取压孔将低压蒸汽吹人弯管传感器可以部分清洗对两侧内壁的结疤，可以在一定程度上改善弯管传感器的工作状态。