影響蒸汽流量計精度的因素以及提升精度的方法

在工業生產中的蒸汽流量測量中，蒸汽主要分為過熱蒸汽和飽和蒸汽，主要用途是加熱或者加濕，產生動力，作為驅動，在生產中起著非常重要的作用。然而，由于蒸汽的特殊性質，經常會出現測量不準確的情況。如何有效提高蒸汽流量測量的準確性一直是人們追求的目標。根據常見的進口孔板流量計的品牌美國威盾VTON的應用案例統計，生產和產品中用于測量蒸汽的儀表，常見的有孔板流量計、渦街流量計、彎管流量計等。，但是進口孔板流量計被廣泛使用。分析了一些用戶在蒸汽流量測量精度低的原因。本文根據美國威盾VTON蒸汽流量測量的具體情況，主要從一次節流元件、壓力管道、密度補償和相關系數的影響等方面對孔板流量計進行分析，并提出提高測量精度的方法。

一，主要測量元件引起的誤差

孔板流量計中的節流元件是一個尖銳的直角邊，流體在節流元件的入口處收縮。根據伯恩哈德方程，流量增加，壓力降低。孔板的測量原理是基于孔板進出口的壓差。孔板平鈍時，流出系數增大，導致測量誤差。流出系數對蒸汽流量測量的影響是普遍的。

測量管也是節流裝置的組成部分，其結構尺寸對流體流動狀態有重要影響。測量管不僅滿足前10天和后5天的要求，還要求內表面光滑。粗糙管和光滑管的流速分布不同，流出系數也不同。管道結垢腐蝕，流出系數變化，導致測量誤差。

對于孔板入口邊緣的磨損，美國威盾VTON的工程師建議可以選擇標準噴嘴。由于噴嘴進口為光滑曲面，其耐磨性、抗污性和抗變形性遠優于孔板，流出系數的穩定性優于孔板，壓力損失遠小于孔板。而且其檢定周期為4年，大大降低了維護成本。

對于測量管道的問題，美國威盾VTON的工程師建議，，安裝管道時盡量選擇平整度高、質量好的管道。如有必要，請定制測量管、連接法蘭、冷凝器等。由專業制造商生產。用于補償的溫度和壓力測量點也可以統一獲得。雖然一次性投入較高，但由于投入使用后沒有特殊原因，一般不更換，或者服務周期越長越好，這樣綜合經濟效益還是比較高的。

第二，測量信號的傳輸失真

測量信號傳輸是指孔板前后壓差信號通過壓力管道傳輸到壓差變送器。孔板流量計與渦街流量計不同，由于結構不同，直接安裝在管道上，因此需要信號傳輸。對于蒸汽流量測量，傳動部分可由閥門、壓力管、冷凝器等部件組成。對于信號傳輸組件，應確保傳輸的信號不失真。在實際使用中，大多數故障往往是由信號傳輸失真引起的。差壓信號引起的傳輸失真比作為補償的溫度和壓力信號失真影響更大，必須引起重視。凝汽器在信號傳遞中處于關鍵位置，凝汽器內液位保持一定高度，多余的凝結水應回流至蒸汽管道，以保證凝汽器內蒸汽凝結良好，凝結水回流暢通。

美國威盾VTON的工程師建議氣相導壓管的一次根閥應保證汽相進入冷凝器，冷凝器中多余的冷凝液回流到蒸汽管，否則兩個冷凝器的液位不能保持水平，會對差壓信號造成額外的誤差。主根閥應盡可能選擇閘閥，以確保壓力信號的平穩傳輸并減少測量誤差。

壓力導管應加保溫伴熱測量，否則在冬季不能正常工作。無論是電伴熱還是蒸汽伴熱，都要保證兩個壓力管受熱均勻，否則會因壓力管內液體密度不同而產生額外的壓差誤差。

通常，用于壓力補償的變送器與壓力端口不在同一高度。如果變送器低于壓力口，測得的壓力為管道中蒸汽的壓力加上壓力導管中冷凝液產生的壓力，可在變送器中向前傳遞，以消除這部分壓力。使變送器測得的壓力為管道中的實際蒸汽壓力。

三、蒸汽密度問題引起的誤差

測量蒸汽質量流量時，需要根據蒸汽密度進行計算，由于蒸汽密度計算不準確，導致測量誤差。美國威盾VTON的蒸汽流量測量儀中的渦街流量計以工藝車間提供的蒸汽密度值作為參考值，而不是實際密度值，得到的蒸汽流量會與實際流量有誤差。選擇渦街流量計時，應選擇能補償溫度和壓力的型號，并安裝測溫和測壓元件，以獲得溫度和壓力值。當用戶選擇美國威盾VTON的孔板流量計作為蒸汽流量計時，測量流量由集散控制系統顯示，不做溫度和壓力補償。為了提高測量精度，必須進行溫度和壓力補償。對于孔板流量計，在獲取差壓信號的同時，需要測量溫度和壓力信號，并在集散控制系統中通過軟件進行溫度和壓力補償。

第四，相關系數的影響

流出系數c和膨脹系數ε在一定范圍內可以視為常數，但當蒸汽狀態偏離設計狀態時，其流出系數c和膨脹系數ε會發生變化，不能視為常數。在測量小流量時，流出系數c會隨著雷諾數的減小而發生很大的變化。測量高壓時，必須考慮氣體膨脹系數ε的影響。如果只補償密度變化的影響，即使密度*補償，其他參數變化的累積誤差仍然會達到6%左右，其中膨脹系數ε引入的誤差較大。因此，為了提高儀器的測量精度，除了補償密度之外，還需要考慮整個補償方程中其他參數變化的補償問題。在DCS的蒸汽測量模塊中，不僅有密度補償方法，還有流出系數C和膨脹系數ε的修正方法。只要選擇合適的流量測量模塊，就可以提高蒸汽流量的測量精度。

一般來說，當蒸汽品質X較高(X≥95%)時，流體可視為單相流體。溫度和壓力補償可以按照通常的方法進行。但是有一些錯誤。干燥度越低，密度越高。當蒸汽質量較低(X<95%)時，管道內流體處于兩相流動狀態。情況嚴重時，流體分層流動，誤差較大。目前，還沒有在線干燥度測量儀來測量蒸汽的干燥度。美國威盾VTON的工程師建議更好的辦法是加強蒸汽輸送管道的保溫，提高蒸汽的過熱度，使蒸汽干燥度更高，計量更準確。

五.結論

由于被測介質的特殊性，用戶如果發現目前的流量計測量蒸汽不準確。美國威盾VTON的工程師建議只有仔細分析可能的誤差原因，從安裝一次檢測元件到安裝閥門、壓力管道、冷凝器和差壓變送器，然后采取適當措施補償蒸汽密度的溫度和壓力，并校正相關參數，才能提高蒸汽流量測量的精度。