渦街、孔板及V錐流量計在蒸汽測量領(lǐng)域的應(yīng)用

一、蒸汽的特點

    蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，隨著工況（如溫度、壓力）的變化，過熱蒸汽經(jīng)常會轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽，形成汽液兩相流介質(zhì)。對于相流的經(jīng)常變化的蒸汽，使用目前流量儀表測量氣流量，肯定會存在測不準(zhǔn)的問題。這個問題的解決方法是保持蒸汽的過熱度，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(zhǔn)確度。

二、流量儀表的選型

    至今為止，工業(yè)用流量儀表種類多達60余種，之所以這樣，因為史上還沒有一種對任何流體、任何量程、任何流動狀態(tài)以及任何使用條件都使用的流量儀表，每種流量儀表都有它特定的適用性，也有其局限性。在選擇流量儀表時應(yīng)考慮5個主要因素：被測流體特性、生產(chǎn)工藝情況、安裝條件、維護需求以及流量儀表的特性。對蒸汽計量而言，同樣要考慮以上5個因素。這里，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(yīng)注意的問題。
    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、V錐、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，這里主要討論渦街流量計、孔板流量計、V錐流量計。

1、渦街流量計

    渦街流量計是基于卡門渦街原理而研制成功的一種新型流量計，由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點，70年代以來得到了迅速發(fā)展。據(jù)介紹，現(xiàn)在日本、歐美等發(fā)達國家使用渦街流量計的比例大幅度上升，已經(jīng)廣泛用于各個領(lǐng)域，將在未來流量儀表中占主導(dǎo)地位，是孔板流量計的理想替代產(chǎn)品。

2、孔板流量計

   孔板流量計應(yīng)用歷史悠久，有國際標(biāo)準(zhǔn)，理論精度高，應(yīng)用十分普遍，但經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)孔板流量計有以下不足：

1. 應(yīng)用中許多因素（設(shè)計參數(shù)與工況參數(shù)不符，上游直管段不足，孔板和管道不同心，孔板A面受污，銳角磨損等）對其測量精度有非常大的影響，使其測量誤差增大；
2. 安裝較為麻煩，維護及拆洗的工作量較大；
3. 需配差壓變送器使用，增加了維護的工作量，另需敷設(shè)導(dǎo)壓管，且在冬季需對導(dǎo)壓管進行保溫，不可以安裝在室外；
4. 流量量程比為1：3，局限性大；
5.  若安裝不正確，容易發(fā)生蒸汽泄漏；
6. 壓力損失較大，運行費用高。

3、V型錐流量計

    以孔板、噴嘴和文丘里管為代表的差壓式流量計（統(tǒng)稱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置）已統(tǒng)領(lǐng)流量領(lǐng)域近百年，其優(yōu)點是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)簡單牢固、易于加工制造、價格低廉、通用性強。近百年來人們從未間斷過對它們的研究和改善工作，但是由于先天結(jié)構(gòu)上的缺陷，其本身固有的一些缺點，至今仍然沒能得到很好的解決。如：流出系數(shù)不穩(wěn)定、線性差、重復(fù)性不高從而影響到準(zhǔn)確度也不高?？装迦肟阡J角這個關(guān)鍵部位易磨損、前部易積污、量程比小、壓力損失大，特別是十分苛刻的直管段要求在實際使用中很難滿足等。
    為了克服上述這些不足，人們曾研制出1/4圓孔板、錐形入口孔板、圓缺孔板、偏心孔板、楔形孔板、可更換孔板、彎管等諸多的非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，試圖解決這些問題。但是這些節(jié)流件同標(biāo)準(zhǔn)孔板一樣，大都沒有突破“流體中心突然收縮”這個模式，只是或多或少改善了局部某一個問題，并沒有從根本上徹底解決所有問題，這種改進工作到了80年代中期才有了突破性的發(fā)展：塔形流量計出現(xiàn)打破了沿襲近百年的模式結(jié)構(gòu)，使得節(jié)流式差壓儀表發(fā)生了“質(zhì)的飛躍”。
   V錐流量計的重大突破在于：變流體在管道中心收縮為管道邊璧逐漸收縮，即利用同軸安裝在管道中的塔形體（節(jié)流件），迫使流體逐漸從中心收縮到管道內(nèi)邊壁而流過塔形體，通過測量塔形體前后的壓差來得到流體的流量。正是這個邊璧收縮的結(jié)構(gòu)，使得塔形流量計具有了一系列其他差壓儀表無法相比的優(yōu)點，徹底克服了以孔板為代表的傳統(tǒng)差壓儀表的諸多缺點。經(jīng)過國內(nèi)外10多年的應(yīng)用和多次測試，已充分證明它能在極短的直管段條件下，以更寬的量程比對各種流體（包括臟污、低流行更準(zhǔn)確更有效的測量。從此揭開了差壓式流量儀表劃時代的嶄新一頁。可以預(yù)言，隨著人們對它逐漸認(rèn)識、了解、熟悉和掌握，V形內(nèi)錐節(jié)流裝置由一種非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置晉升為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，即隨著國家關(guān)于V形內(nèi)錐節(jié)流裝置的標(biāo)準(zhǔn)的出臺，它必將逐漸和完全取代以孔板為代表的傳統(tǒng)差壓儀表。

    綜上所述，蒸汽流量儀表的選用是非常重要的，準(zhǔn)確測量蒸汽流量是生產(chǎn)部門都需要和普遍關(guān)心的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，提高測量水平的呼聲越來越高。因此，應(yīng)針對生產(chǎn)實際情況，做一些細(xì)致的技術(shù)工作，切實探索出一條蒸汽流量測量的成功之路。