摘 要：蒸汽作為一種重要的能源物質(zhì)，制漿造紙企業(yè)有很多工段都需使用蒸汽。這些蒸汽要么外購(gòu)，要么來自企業(yè)自備電廠。為了進(jìn)行能耗計(jì)算或者成本核算，通常需要使用流量計(jì)對(duì)消耗的蒸汽進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。本文對(duì)適合于蒸汽流量測(cè)量的流量計(jì)的測(cè)量方法和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，幫助用戶根據(jù)實(shí)際情況選擇非常合適的測(cè)量?jī)x表，確保需要時(shí)對(duì)蒸汽流量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

在制漿造紙工業(yè)中，蒸煮、紙機(jī)烘干部、廠房通風(fēng)等工段需要消耗大量蒸汽，造紙廠一般通過自備電站提供蒸汽或者從外部供熱管網(wǎng)購(gòu)買蒸汽，并在蒸汽主管和各車間不同工段的蒸汽支管上安裝流量計(jì)對(duì)蒸汽流量進(jìn)行測(cè)量。蒸汽計(jì)量直接關(guān)系到供需雙方的經(jīng)濟(jì)利益，紙廠內(nèi)部的蒸汽計(jì)量為企業(yè)計(jì)算能耗、核算成本提供依據(jù)。因此選擇合適的流量計(jì)對(duì)蒸汽進(jìn)行精確計(jì)量是很有必要的。本文論述了蒸汽流量測(cè)量?jī)x表的選擇方法和使用條件，以方便造紙企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的儀表，對(duì)蒸汽流量進(jìn)行精確計(jì)量。

1 測(cè)量方法和儀表選擇

有調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示，在安裝運(yùn)行的流量?jī)x表中，約有60%所選擇的測(cè)量方式是不合適或者使用不正確，還有的雖然測(cè)量方法合適，安裝和布置又出現(xiàn)了錯(cuò)誤。對(duì)某一使用場(chǎng)合，一般都會(huì)有幾種儀表可供采用，選擇時(shí)如果只憑經(jīng)驗(yàn)或初裝費(fèi)用做出決定，往往不能選擇非常合適的儀表。要正確選擇流量測(cè)量方法和儀表，必須熟悉儀表和流體特性，同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)因素。歸納起來主要包括性能要求、流體特性、安裝要求、環(huán)境條件和費(fèi)用。根據(jù)石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)，可用于蒸汽流量測(cè)量的儀表有基于節(jié)流元件如孔板、噴嘴、文丘里管和均速管的差壓式流量計(jì)，渦街流量計(jì)，基于傳播時(shí)間法的超聲波流量計(jì)和金屬浮子流量計(jì)幾種。需要注意的是這幾種流量計(jì)都是測(cè)量瞬時(shí)流量，而企業(yè)對(duì)蒸汽進(jìn)行測(cè)量主要是計(jì)量總量，因此需在D C S系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換或者使用具有積算功能的儀表。

1.1 差壓式流量計(jì)

利用差壓變送器測(cè)量流體，通過節(jié)流元件時(shí)因?yàn)榱魉僮兓�在�?jié)流元件前后產(chǎn)生的壓差來計(jì)算流量，不同節(jié)流元件的差壓式流量計(jì)的測(cè)量原理相同。這種測(cè)量方法以流動(dòng)連續(xù)方程和伯努利方程為基礎(chǔ)。壓差的大小不僅與流量有關(guān)，還與節(jié)流元件結(jié)構(gòu)形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)等因素有關(guān)，因此流量計(jì)算需考慮各種影響因素的修正系數(shù)。差壓式流量計(jì)測(cè)量范圍度窄，由于差壓信號(hào)與流量為平方關(guān)系，一般范圍度為（3∶1）～（4∶1）。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和精度要求，每個(gè)節(jié)流元件都有自己的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，比如孔板具有較高的精度；噴嘴相較孔板具有流出系數(shù)穩(wěn)定，壓損較低（相同工況下為孔板的30%～50%）的特點(diǎn)，很適合蒸汽流量的測(cè)量；文丘里管則要求前后直管段較短。

1.2 渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是一種發(fā)展迅速并獲得廣泛應(yīng)用的新型流量計(jì)。其流量測(cè)量原理是在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體，旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，傳器通過測(cè)量旋渦發(fā)生體的振動(dòng)頻率得到旋渦發(fā)生的頻率，根據(jù)旋渦發(fā)生頻率可以通過公式計(jì)算得到流體流量。渦街流量計(jì)測(cè)量范圍度寬，可達(dá)（10∶1）～（20∶1）或更大，可用于測(cè)量大幅波動(dòng)的工藝過程的流量；輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)，無零點(diǎn)漂移；壓損較小，約為孔板流量計(jì)的1/2～1/4；不適用于低雷諾數(shù)（R e＜2×10 4）場(chǎng)合；儀表系數(shù)較低，信號(hào)分辨率隨口徑增大而降低，影響測(cè)量精度，故口徑不宜過大，滿管式渦街流量計(jì)應(yīng)用于中小口徑（D N15～D N600），插入式渦街流量計(jì)可用于DN600以上孔徑。

1.3 超聲波流量計(jì)

通過檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲波的影響，從而測(cè)出流體的體積流量。超聲波流量計(jì)有幾種不同的測(cè)量原理，比如傳播時(shí)間法、多普勒效應(yīng)法、波束偏移法等。其中基于傳播時(shí)間法的超聲波流量計(jì)可以用于測(cè)量蒸汽的流量。測(cè)量蒸汽時(shí)一般選擇傳播時(shí)間法超聲波流量計(jì)，通過同時(shí)測(cè)量順流向和逆流向兩路聲波的傳播時(shí)間差計(jì)算出流體流速，然后通過公式計(jì)算將流速轉(zhuǎn)換為流量。超聲波流量計(jì)具有測(cè)量范圍度寬，可達(dá)10∶1；長(zhǎng)期穩(wěn)定性好；測(cè)量精度高；口徑范圍大以及適用介質(zhì)溫度高等特點(diǎn)。

1.4 金屬浮子流量計(jì)

采用可變面積式測(cè)量原理，用于測(cè)量連續(xù)封裝管道中液體和氣體的體積流量的測(cè)量。它可用于小流量、低流速的測(cè)量場(chǎng)合，也可用于測(cè)量低雷諾數(shù)的場(chǎng)合，有效測(cè)量范圍度寬，可達(dá)10∶1，金屬浮子流量計(jì)一般用于口徑不超過DN100的工藝管道上。

制造造紙企業(yè)使用的蒸汽主要是過熱蒸汽和飽和蒸汽，蒸汽的壓力波動(dòng)會(huì)引起密度變化，飽和蒸汽的壓力和溫度一一對(duì)應(yīng)，因此飽和蒸汽流量測(cè)量可以選擇壓力補(bǔ)償或溫度補(bǔ)償?shù)囊环N即可。過熱蒸汽的溫度和壓力無對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此需要同時(shí)測(cè)量其溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償。渦街流量計(jì)和超聲波流量計(jì)有的型號(hào)已經(jīng)集成了一體化的溫度和壓力補(bǔ)償。差壓式流量計(jì)和金屬浮子流量計(jì)則需要單獨(dú)安裝溫度變送器和（或）壓力變送器對(duì)溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償，修正測(cè)量結(jié)果，提高測(cè)量精度。

2 安裝要求

不同原理的測(cè)量方法對(duì)安裝要求差異很大，大量的應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，流量測(cè)量?jī)x表測(cè)量性能受安裝狀況的影響很大，安裝不善給流量?jī)x表引入較大的附加誤差，即便儀表本身具有較高的精度，也會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量不準(zhǔn)，誤差大。因此在使用流量測(cè)量?jī)x表時(shí)必須高度重視儀表的安裝。儀表安裝符合其所要求的安裝條件才能充分發(fā)揮儀表的性能，從而得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。具體到上述幾種用于蒸汽流量測(cè)量的儀表，可根據(jù)其測(cè)量方法和儀表使用手冊(cè)確定對(duì)應(yīng)的安裝要求。

差壓式流量計(jì)、渦街流量計(jì)和超聲波流量計(jì)都要求管道內(nèi)流體為充分發(fā)展的管流，減少流體擾動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，因此這類儀表需要較長(zhǎng)的上下游直管段長(zhǎng)度來保證測(cè)量精度，選用這類儀表要及時(shí)和管道專業(yè)溝通，確保有滿足儀表使用手冊(cè)要求的直管段長(zhǎng)度來安裝儀表。如果直管段長(zhǎng)度確實(shí)無法滿足，則應(yīng)采取其他措施來彌補(bǔ)，比如在儀表上游管道安裝流動(dòng)調(diào)整器來縮短上游直管段的長(zhǎng)度。渦街流量計(jì)因?yàn)檎駝?dòng)會(huì)影響旋渦發(fā)生頻率的檢測(cè)，因此對(duì)管道振動(dòng)敏感，在振動(dòng)場(chǎng)合應(yīng)選用抗振型的渦街流量計(jì)，安裝時(shí)應(yīng)考慮在儀表前后管道做支撐，避開振動(dòng)強(qiáng)烈的地方。金屬浮子流量計(jì)要求流體流動(dòng)方向從下往上，因此需要根據(jù)預(yù)期安裝位置的管道方向選擇合適的流量計(jì)結(jié)構(gòu)型式。

3 結(jié)論

制漿造紙企業(yè)需要測(cè)量蒸汽流量時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況在以上介紹的幾種流量測(cè)量?jī)x表中進(jìn)行比較，選擇非常合適的測(cè)量?jī)x表�？傮w來說，差壓式流量計(jì)式是目前蒸汽測(cè)量非常常用的流量計(jì)。超聲波流量計(jì)沒有節(jié)流件，不會(huì)因節(jié)流件腐蝕和磨損造成精度變差，長(zhǎng)期穩(wěn)定性非常好，適合貿(mào)易結(jié)算的測(cè)量場(chǎng)合。差壓式流量計(jì)和渦街流量計(jì)因其精度較高、價(jià)格便宜、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)，更適合企業(yè)內(nèi)部用于能耗計(jì)算和成本核算的測(cè)量場(chǎng)合。