蒸汽是使用最為廣泛的載熱工質(zhì)，是重要的二次能源，其廣泛應用于電力、冶煉、鋼鐵、汽車、紡織印染、化纖、食品、醫(yī)藥等領域。作為各行業(yè)的重要能源，蒸汽流量的準確測量對節(jié)省能源提高企業(yè)經(jīng)濟效益等方面有著重要的意義。

    蒸汽受溫度和壓力變化影響分為飽和蒸汽和過熱蒸汽，其流量的測量受蒸汽密度影響比較大，故在測量蒸汽流量時需要進行溫度壓力補償（飽和蒸汽可對溫度或壓力進行單一補償）。
    目前，用于蒸汽流量測量的流量儀表主要有渦街流量計和差壓式流量計。由于差壓式流量計壓損大、維護量大、精度等級低等逐漸被用戶淘汰，相比較而言用渦街流量計測量蒸汽流量優(yōu)勢明顯。

飽和蒸汽計量系統(tǒng)

    未經(jīng)過熱處理的蒸汽稱為飽和蒸汽。它是無色、無味、不能燃燒又無腐蝕性的氣體。飽和蒸汽中液滴或液霧的含量反映了蒸汽的質(zhì)量，一般用干度這一參數(shù)來表示。蒸汽的干度是指單位體積飽和蒸汽中干蒸汽所占的百分數(shù)。
飽和蒸汽計量系統(tǒng)有如下特點 ：

①飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對應，二者之間只有一個獨立變量。
②飽和蒸汽容易凝結(jié)，在傳輸過程中如有熱量損失，并導致溫度與壓力的降低。嚴格來說，飽和蒸汽或多或少都含有液滴或液霧的雙相流體，所以，不同狀態(tài)下不能用同一氣體狀態(tài)方程式來描述。
③準確計量飽和蒸汽流量比較困難，因為飽和蒸汽的干度難以保證，一般流量計都不能準確檢測雙相流體的流量，蒸汽壓力波動將引起蒸汽密度的變化，流量計示值產(chǎn)生附加誤差。所以在蒸汽計量中，必須設法保持測量點處蒸汽的干度以滿足要求，必要時還應采取補償措施，實現(xiàn)準確的測量。

飽和蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖

飽和蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖一（壓力溫度雙補償）

飽和蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖一（壓力補償）

渦街流量計+溫度傳感器+壓力傳感器 現(xiàn)場安裝圖

過熱蒸汽計量系統(tǒng)

    過熱蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，一般情況下所說的蒸汽是指過熱蒸汽。過熱蒸汽是常見的動力能源，常用來帶動汽輪機旋轉(zhuǎn)，進而帶動發(fā)電機或離心式壓縮機工作。過熱蒸汽是由飽和蒸汽加熱升溫獲得，其中絕不含液滴或液霧，屬于實際氣體。過熱蒸汽的溫度與壓力參數(shù)是兩個獨立參數(shù)，其密度應由這兩個參數(shù)決定?？捎蛇^熱蒸汽密度表查得。過熱蒸汽在經(jīng)過長距離輸送后，隨著工況(如溫度、壓力等)的變化，特別是在過熱度不高的情況下，會因為熱量損失溫度降低而使其從過熱狀態(tài)進入飽和或過飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽或帶有水滴的過飽和蒸汽。飽和蒸汽突然大幅度減壓，液體出現(xiàn)絕熱膨脹時也會轉(zhuǎn)變成為過熱蒸汽，這樣就形成汽液兩相流介質(zhì)。

過熱蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖

過熱蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖一（孔板流量計+溫度壓力補償型）

過熱蒸汽計量系統(tǒng)安裝示意圖一（高溫渦街流量計+溫度壓力補償型）

測量的分析

     目前使用流量儀表測量蒸汽流量，測量介質(zhì)都是指單相的過熱蒸汽或飽和蒸汽。對于相流經(jīng)常變化的蒸汽，肯定會存在測量不準確的問題。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，以提高蒸汽測量的準確度。然而這些方法并不能徹底解決蒸汽流量測量不準確的問題，解決這一問題的根本辦法是開發(fā)一種可測兩相流動介質(zhì)的流量儀表。
   當蒸汽的工作狀態(tài)偏離設計狀態(tài)，流量示值將產(chǎn)生誤差。對流量測量也產(chǎn)生影響，所以蒸汽流量的測量需要采取補償措施，并且因蒸汽的狀態(tài)變化補償因素也比較復雜。過熱蒸汽的密度由蒸汽的溫度、壓力兩個參數(shù)決定，而且在參數(shù)的不同范圍內(nèi)，密度的表達形式也不相同，無法用同一通式表示，所以不能獲得統(tǒng)一的密度計算公式，只能個別推導求得溫度、壓力補償公式。在溫度、壓力波動范圍較大的場合，除進行溫度、壓力補償外，還需要考慮對氣體膨脹系數(shù)的補償。
 無論采用何種流量計檢測飽和蒸汽的流量，在蒸汽壓力波動的條件下工作，必須采取壓力補償措施，這是因為在流量方程中，都含有蒸汽密度的因素，工作條件與設計條件不一致時，讀數(shù)會產(chǎn)生誤差，誤差的大小和工作壓力與設計壓力偏差的大小有關，P實>P設將出現(xiàn)負誤差，否則將出現(xiàn)正誤差。蒸汽的干度條件是關系到能否準確計量蒸汽流量的重要條件，目前正在研制在線蒸汽干度檢測儀表，待干度儀表應用于蒸汽流量計量與補償系統(tǒng)，必將進一步提高計量的準確性。目前應采取以下三項措施：

(1)輸送蒸汽的管路必須有良好的保溫措施防止熱量損失。

(2)在蒸汽管路上要逐段疏水，在管道的最低處及儀表前的管道上應設置疏水器，及時排出冷凝水。

(3)鍋爐操作中應避免出現(xiàn)汽包液位過高現(xiàn)象，盡量減少負荷出現(xiàn)大的波動。

飽和蒸汽流量儀表的選型對比

    目前，工業(yè)用流量儀表種類多達60余種，主要有渦街流量計、差壓式(孔板、均速管、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。而歷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適用的流量儀表，任何流量儀表都有它特定的適用性，也有其局限性。如果流量儀表選擇不當，流量肯定測量不準。但流量測量是一種復雜的技術，而流量儀表種類繁多，即使針對某一確定的應用，選擇一款合適的流量儀表也就變成一項技術性很強的工作，需要在做出最終選擇之前仔細而深入地考慮和權(quán)衡許多與測量問題有關的因素。因此，儀表的正確選型是儀表正常使用的關鍵，實際應用中，太多的故障是由于儀表的選型不合理造成的，詳細了解現(xiàn)場應用的工況條件及介質(zhì)參數(shù)，選擇合適的壓力，溫度，防護，防爆等級及材質(zhì)，結(jié)構(gòu)方式，以保證儀表能運行在最佳狀態(tài)。

    蒸汽計量在選擇流量儀表時應考慮5個主要因素：測量方法、性能要求和儀表規(guī)范、被測流體特性、環(huán)境條件、經(jīng)濟條件(購置費用、安裝費用、運行費用、校驗費用、維護費用)。在我們的實際工作中，無論工礦企業(yè)上是用于生產(chǎn)的集中供熱工作中，使用最多的是孔板式(噴嘴式)流量計和渦街流量計，在此以這兩種流量計為例加以比較說明：

差壓式流量計

差壓式流量計是由安裝于管道中的流量檢測件(即產(chǎn)生差壓裝置，簡稱一次儀表)產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和一次儀表與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表，由差壓裝置、引壓管和差壓計三部分組成。這種以孔板流量計為代表的差壓式流量計應用歷史悠久、標準化程度高，應用十分普遍，可不必實流標定、差壓顯示儀表的標準化以及系列化和通用化程度高、理論精度高、應用范圍廣和適應性強、初始投資費用低。但經(jīng)過實際應用，發(fā)現(xiàn)孔板流量計也存在不足：

①應用中許多因素(設計參數(shù)與工況參數(shù)不符，上游直管段長度不足，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，致使精確度降低。特別是要經(jīng)常對差壓變松器進行校驗，以保證零點的準確，并經(jīng)常對三通閥門進行檢查，防止發(fā)生堵塞而導致的計量失準。
 ②安裝工程量大，較為麻煩，且要求高，需經(jīng)常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，另需敷設導壓管，且在冬季需對導壓管進行保溫，不可以安裝在室外。
 ④流量量程比為1∶3～1∶4范圍度低，對小流量的測量困難，流量范圍窄。
 ⑤壓力損失較大，刻度非線性，運行費用高。

LGK系列孔板流量計+P31系列差壓變送器+P21系列高溫型壓力變送器+XSR22中文型流量積算儀+鎧裝熱電阻(不用于積算，用于參考)
LGV系列V錐流量計+P31系列差壓變送器+P21系列高溫型壓力變送器+XSR22中文型流量積算儀+鎧裝熱電阻(不用于積算，用于參考

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。70至80年代是渦街流量計迅速發(fā)展時期，開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測性的渦街流量計，并大量投放市場。我國渦街在發(fā)展高峰期，曾達到數(shù)十家，應該說，渦街流量計尚屬發(fā)展中的產(chǎn)品，但由于它具有其它流量計不可兼得的優(yōu)點，使用渦街流量計的比例大幅度上升，已經(jīng)廣泛用于各個領域，將在未來流量儀表中占主導地位，是孔板流量計的理想替代產(chǎn)品。

它具有以下特點：
 ①結(jié)構(gòu)簡單牢固，測量部分無可動部件，長期運行十分可靠。
 ②維護量少且維護十分方便，安裝費用低。
 ③輸出與流量成正比的脈沖信號，無零點漂移，精度高，并方便與計算機聯(lián)網(wǎng)。
 ④應用范圍廣，適用于各種氣體、蒸汽和液體的流量測量。
 ⑤流量測量范圍寬，量程比可達1∶10。
 ⑥壓力損失小，運行費用低，更具節(jié)能意義。
 ⑦在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號頻率不受流體物理性質(zhì)和組分變化影響，儀表系數(shù)僅與漩渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關，測量流體的體積流量無需補償，調(diào)換配件后無需重新標定儀表的系數(shù)。
 但該流量計也存在一定的局限性
 ①渦街流量計是一種速度式流量計，漩渦分離的穩(wěn)定性受流速影響，故它對直管段有一定的要求，一般是前10D、后5D。
 ②測量液體時，上限流速受壓損和氣蝕現(xiàn)象限制，一般是(0.5-8)m/s。
 ③測量氣體時，上限流速受介質(zhì)可壓縮性變化的限制，下限流速受雷諾數(shù)和傳感器靈敏度的限制，蒸汽是(8-25)m/s。
 ④應力式渦街流量計對振動較為敏感，故在振動較大的管道安裝流量計時，管道要有一定的減震措施。
 ⑤應力式渦街流量計采用壓電晶體作為檢測傳感器，故其受溫度的限制，一般為(-40-+350)℃，測量溫度不高于400℃，否則探頭極易因老化而失準。
 ⑥抗電磁干擾和射頻干擾差。
 ⑦當流體介質(zhì)為兩相流或者脈動流時對測量有影響。

LUGB系列渦街流量計(250度以下)+P21系列高溫型壓力變送器+XSRSS中文型流量積算儀+鎧裝熱電阻(用于參考，不用于積算)