摘要：蒸汽作为一种重要的能源物质，制浆造纸企业有很多工段都需使用蒸汽。这些蒸汽要么外购，要么来自企业自备电厂。为了进行能耗计算或者成本核算，通常需要使用流量计对消耗的蒸汽进行准确计量。本文对适合于蒸汽流量测量的流量计的测量方法和特点进行了介绍，帮助用户根据实际情况选择最合适的测量仪表，确保需要时对蒸汽流量进行准确测量。
关键词：蒸汽;流量计;测量方法;安装要求
在制浆造纸工业中，蒸煮、纸机烘干部、厂房通风等工段需要消耗大量蒸汽，造纸厂一般通过自备电站提供蒸汽或者从外部供热管网购买蒸汽，并在蒸汽主管和各车间不同工段的蒸汽支管上安装流量计对蒸汽流量进行测量。蒸汽计量直接关系到供需双方的经济利益，纸厂内部的蒸汽计量为企业计算能耗、核算成本提供依据。因此选择合适的流量计对蒸汽进行精确计量是很有必要的。本文论述了蒸汽流量测量仪表的选择方法和使用条件，以方便造纸企业根据实际情况选择合适的仪表，对蒸汽流量进行精确计量。
1测量方法和仪表选择
有调查统计显示，在安装运行的流量仪表中，约有60%所选择的测量方式是不合适或者使用不正确，还有的虽然测量方法合适，安装和布置又出现了错误。对某一使用场合，一般都会有几种仪表可供采用，选择时如果只凭经验或初装费用做出决定，往往不能选择最合适的仪表。要正确选择流量测量方法和仪表，必须熟悉仪表和流体特性，同时考虑经济因素。归纳起来主要包括性能要求、流体特性、安装要求、环境条件和费用。
根据石油化工设计手册，可用于蒸汽流量测量的仪表有基于节流元件如孔板、喷嘴、文丘里管和均速管的差压式流量计，涡街流量计，基于传播时间法的超声波流量计和金属浮子流量计几种。需要注意的是这几种流量计都是测量瞬时流量，而企业对蒸汽进行测量主要是计量总量，因此需在DCS系统中进行计算转换或者使用具有积算功能的仪表。
1.1差压式流量计
利用差压变送器测量流体，通过节流元件时因为流速变化在节流元件前后产生的压差来计算流量，不同节流元件的差压式流量计的测量原理相同。这种测量方法以流动连续方程和伯努利方程为基础。压差的大小不仅与流量有关，还与节流元件结构形式或管道内流体的物理性质等因素有关，因此流量计算需考虑各种影响因素的修正系数。差压式流量计测量范围度窄，由于差压信号与流量为平方关系，一般范围度为(3∶1)～(4∶1)。根据不同的应用场合和精度要求，每个节流元件都有自己的特点和优势，比如孔板具有较高的精度;喷嘴相较孔板具有流出系数稳定，压损较低(相同工况下为孔板的30%～50%)的特点，很适合蒸汽流量的测量;文丘里管则要求前后直管段较短。
1.2涡街流量计
涡街流量计是一种发展迅速并获得广泛应用的新型流量计。其流量测量原理是在流体中设置旋涡发生体，旋涡发生体两侧交替产生有规则的旋涡，传感器通过测量旋涡发生体的振动频率得到旋涡发生的频率，根据旋涡发生频率可以通过公式计算得到流体流量。涡街流量计测量范围度宽，可达(10∶1)～(20∶1)或更大，可用于测量大幅波动的工艺过程的流量;输出与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移;压损较小，约为孔板流量计的1/2～1/4;不适用于低雷诺数(Re<2×104)场合;仪表系数较低，信号分辨率随口径增大而降低，影响测量精度，故口径不宜过大，满管式涡街流量计应用于中小口径(DN15～DN600)，插入式涡街流量计可用于DN600以上孔径。
1.3超声波流量计
通过检测流体流动对超声波的影响，从而测出流体的体积流量。超声波流量计有几种不同的测量原理，比如传播时间法、多普勒效应法、波束偏移法等。其中基于传播时间法的超声波流量计可以用于测量蒸汽的流量。测量蒸汽时一般选择传播时间法超声波流量计，通过同时测量顺流向和逆流向两路声波的传播时间差计算出流体流速，然后通过公式计算将流速转换为流量。超声波流量计具有测量范围度宽，可达10∶1;长期稳定性好;测量精度高;口径范围大以及适用介质温度高等特点。
1.4金属浮子流量计
采用可变面积式测量原理，用于测量连续封装管道中液体和气体的体积流量的测量。它可用于小流量、低流速的测量场合，也可用于测量低雷诺数的场合，有效测量范围度宽，可达10∶1，金属浮子流量计一般用于口径不超过DN100的工艺管道上。
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制造造纸企业使用的蒸汽主要是过热蒸汽和饱和蒸汽，蒸汽的压力波动会引起密度变化，饱和蒸汽的压力和温度一一对应，因此饱和蒸汽流量测量可以选择压力补偿或温度补偿的一种即可。过热蒸汽的温度和压力无对应关系，因此需要同时测量其温度和压力进行补偿。涡街流量计和超声波流量计有的型号已经集成了一体化的温度和压力补偿。差压式流量计和金属浮子流量计则需要单独安装温度变送器和(或)压力变送器对温度和压力进行补偿，修正测量结果，提高测量精度。
2安装要求
不同原理的测量方法对安装要求差异很大，大量的应用统计数据表明，流量测量仪表测量性能受安装状况的影响很大，安装不善给流量仪表引入较大的附加误差，即便仪表本身具有较高的精度，也会造成现场仪表测量不准，误差大。因此在使用流量测量仪表时必须高度重视仪表的安装。仪表安装符合其所要求的安装条件才能充分发挥仪表的性能，从而得到准确的测量结果。具体到上述几种用于蒸汽流量测量的仪表，可根据其测量方法和仪表使用手册确定对应的安装要求。
差压式流量计、涡街流量计和超声波流量计都要求管道内流体为充分发展的管流，减少流体扰动对测量结果的影响，因此这类仪表需要较长的上下游直管段长度来保证测量精度，选用这类仪表要及时和管道专业沟通，确保有满足仪表使用手册要求的直管段长度来安装仪表。如果直管段长度确实无法满足，则应采取其他措施来弥补，比如在仪表上游管道安装流动调整器来缩短上游直管段的长度。涡街流量计因为振动会影响旋涡发生频率的检测，因此对管道振动敏感，在振动场合应选用抗振型的涡街流量计，安装时应考虑在仪表前后管道做支撑，避开振动强烈的地方。金属浮子流量计要求流体流动方向从下往上，因此需要根据预期安装位置的管道方向选择合适的流量计结构型式。
3结论
制浆造纸企业需要测量蒸汽流量时，可以根据实际情况在以上介绍的几种流量测量仪表中进行比较，选择最合适的测量仪表。总体来说，差压式流量计式是目前蒸汽测量最常用的流量计。超声波流量计没有节流件，不会因节流件腐蚀和磨损造成精度变差，长期稳定性非常好，适合贸易结算的测量场合。差压式流量计和涡街流量计因其精度较高、价格便宜、安装维护方便等特点，更适合企业内部用于能耗计算和成本核算的测量场合。——论文作者：杨文
