摘要：本文分析了龙钢公司在蒸汽计量方面存在的超测量范围、密度计算、仪表选型等问题从引入现代流量计量技术入手，结合我公司现状，提出了一套已经获得成功应用的蒸汽流量计量器具配备方案，该方案可以满足蒸汽计量宽量程、高精度、能量计量、数据上网等新的技术要求。
关键词：蒸汽计量；宽量程计量；一体化喷嘴
1 前言
由于蒸汽的特殊性，在计量方面存在诸多困难，长期以来一直是流量计量工作中的老大难问题。目前在龙钢蒸汽流量测量方面采用的测量手段可以说是五花八门，有华富新能源的威力巴和弯管流量计，炼铁3#4#炉的标准喷嘴，炼钢新区的多参量双向流一体化节流式流量计，轧钢厂的V锥流量计，德龙的MPA流量计和生活区浴池的多参量一体化节流式流量计7类共计22套用于动力能源成本核算，目前，通过现代技术手段，针对蒸汽计量方面存在的问题进行综合分析，并联系应用于龙钢现场使用的实际情况，提出适合于龙钢蒸汽流量计量器具的配备方案。
2 蒸汽流量计量面临的问题
2.1 关于宽量程的问题
在设计蒸汽流量计量系统时，应考虑使用具有宽量程补偿运算功能的计量装置。而对节流件流出系数 C、可膨胀性系数ε等中间参数的实时计算是解决宽量程的关键。
智能化宽量程的差压变送器和补偿功能更为完善的流量计算机的问世，使我们能拥有宽量程的智能化节流式流量计成为可能。归纳起来它应具备以下条件：
（1）智能化的宽量程差压变送器（差压范围为 10：1）。
（2）差压变送器与流量计算机之间数字通讯（Hart 协议）除能满足全量程差压信号传递的准确性，而且能够自动迁移测量范围。
（3）流量计算机不仅可根据温度、压力等工况参数对工况流量进行修正，还可以实时计算流出系数 C、可膨胀性系数ε等。
符合上述条件的宽量程智能化差压式流量计，在满足准确度同时，流量测量范围可真正达到 10：1，必要时可采用具有自动切换功能的双差压变送器系统，以克服低差压信号所引起的误差。
2.2 关于蒸汽密度问题
对于蒸汽的流量测量，大家都知道要进行压力和温度补偿，目前流量类二次显示仪表（系统）中蒸汽流量密度的计算，有相当数量的仪表采用的是简单的数学表达式或查表法，其准确度往往不能满足要求。和一般通用气体相比，在计算水蒸汽流量时有三个难点：
（1）密度的确定：在以往的工程计算中，凡涉及水蒸汽的状态参数数值，大都从水蒸汽表中查出。把蒸汽参数表装入仪表中，数据量很大。
（2）水蒸汽在应用过程中由于参数的变化，会发生状态变化；如过热蒸汽变为饱和蒸汽，饱和蒸汽变为过热蒸汽。所以必须先判别蒸汽的状态（是饱和蒸汽或是过热蒸汽），再查不同的数表或用不同的公式计算。
（3）湿饱和蒸汽含有饱和水，是两相流。要准确测量蒸汽流量还必须知道干度。
通常有以下两种水蒸汽密度的确定方法：查表法和计算法
目前，我国还没有制定“水蒸汽热力学性质表”的国家标准，而是采用国外出版物的水蒸汽热力学性质表。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆中国计量科学研究院和北京博思达新世纪测控技术有限公司联合开发了《FIMJ-01-WIN 版流量积算仪检定软件》以满足用户对流量积算仪型式检定、出厂检定、周期检定以及对在线仪表进行现场检定的需要。
2.3 关于能量计量问题
不同状态下等质量的蒸汽含有的热能相差很大。以能量作为蒸汽的结算单位，改动贸易计量单位是一个较复杂的问题，但先在企业内部推行蒸汽的能量计量在技术层面上是可行的，在管理层面将是一项十分有益的实践。
2.4 关于非标准差压式流量计
近年来，各种各样的非标准差压式流量计依其各自的特点，在流量测量方面进行了积极的探索。但是在蒸汽测量方面还缺少足够的应用实践，特别是由于它们不能像标准节流件一样，有成熟且通行的国际、国家标准支持，其流出系数、流束可膨胀性系数都必须通过实流标定获得（所谓实流标定一般是指在没有标准明确规定的情况下，被测介质和实验介质应为同一介质，及测量蒸汽的仪表应使用蒸汽进行标定）。
3 蒸汽流量计量仪表配备方案
3.1 一次仪表配备方案
本文结合在龙钢现场应用的实际情况，推荐蒸汽流量计量一次仪表是一体化喷嘴流量计，并配套温度、压力变送器进行温度、压力补偿。节流式流量计在蒸汽计量中占有重要的地位。节流式流量计技术成熟，特别是标准节流装置按标准（ISO5167-2003E、GB/T2624-2006）设计、制造就无须实流标定，是其它流量计无法比拟的。实际上，目前我国蒸汽计量用表有 90%以上的仍采用标准孔板节流装置。据悉国内有关部门曾对新装孔板进行跟踪校验，在孔板连续使用 2—3 个月时，钝化引起流出系数偏度在 1—3%，个别严重的在 4%以上，这足已引起人们的高度重视。
目前，解决标准孔板钝化问题的最好方法是采用标准喷嘴，由于喷嘴的入口为光滑曲面，不易磨损。它的流出系数非常稳定，所以 JJG640-94 规程规定 ISA1932 喷嘴的检定周期为 4 年（孔板检定周期是 1 年）。再者，喷嘴在相同流量和相同β值条件下，阻力损失比孔板小得多（仅为孔板的 50-60%），有利于减小能耗。长期运行情况表明，由于喷嘴在结构上的优势具有耐冲击抗变形的优点，适应于高温、高压、高流速介质。节流式流量计的系统构成比较复杂，有较长的引压管，容易阻塞，冬季运行还需对引压管、冷凝系统进行保温、伴热，稍有不慎便造成故障，且仪表的维护工作量大。
一体化喷嘴很好的解决了上述问题，一体化喷嘴是将节流件和差压变送器做成一体，并装有防冻隔离器，不仅缩短了引压管线，还省去了冷凝和排污系统，使系统构成简单，无需保温供热，在减少维护量的同时，也节省了能源。
3.2 二次仪表配备方案
蒸汽流量计量二次仪表我们根据现场应用实际，推荐采用流量计算机类产品。流量计算机具有高精度补偿运算、数据显示存储以及运用网络实现通讯功能的新一代计量仪表，其依据有关国际标准与建议、国家与行业标准，针对不同介质和流量计类型建立了多种数学模型和相应计算软件。一台流量计算机可完成温度、压力、湿度、密度、组分等补偿运算。对节流式流量计的流出系数 C、流束可膨胀系数ε、压缩系数 Z 等参数作为动态量进行实时逐点运算。流量计算机所使用的流量计算软件必须通过国家权部门认证。
4 结束语
目前，由一体化喷嘴流量计和流量计算机构成的蒸汽计量系统，将经典技术与现代技术相结合，并已在我国石化、化工、冶金、电力以及城市供热等行业中得到了广泛应用，在蒸汽流量计量方面做了有益的探索。一体化流量计完全可以满足蒸汽流量计量包括准确度在内各项技术要求，具有较好的技术经济指标，有理由认为它可以作为冶金行业计量蒸汽流量的首选仪表。这不仅已是专业人员的共识，也将成为广大用户的共识。
参考文献：
[1]GB/2624-2006《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量》
[2]JJG1003-2005《流量积算仪》
论文作者:翟毅辉,贾兵科,薛瑜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/2/26
标签：蒸汽论文; 流量论文; 流量计论文; 量程论文; 喷嘴论文; 水蒸汽论文; 仪表论文; 《基层建设》2017年第32期论文;