摘要(yao)：結合 差(cha)壓式流(liu)量計 和(he) 渦街流(liu)量計 的(de)原理，對(dui)節流裝(zhuang)置、巴類(lei)流量元(yuan)件和渦(wo)街流量(liang)計測量(liang)蒸汽流(liu)量的主(zhu)要影響(xiang)因素進(jin)行分析(xi)，并根據(ju)幾種不(bu)同儀表(biao)的特點(dian)，分🥵别就(jiu)選型、安(an)裝、經濟(ji)效益等(deng)方面進(jin)行分析(xi)，并總結(jie)幾種🈚測(ce)量儀表(biao)的優點(dian)與不足(zu)。
蒸汽是(shi)使用最(zui)廣泛的(de)載熱工(gong)質，是重(zhong)要的二(er)次能源(yuan)，蒸汽流(liu)量🐇的測(ce)量對加(jia)強管理(li)、公平貿(mao)易、節約(yue)能源、提(ti)高經👌濟(ji)效益等(deng)方面都(dou)有重要(yao)意義。蒸(zheng)汽流量(liang)測量方(fang)法按工(gong)作原理(li)🤟，可分爲(wei)直接式(shi)和推導(dao)式兩大(da)類。現在(zai)廣泛使(shi)用的蒸(zheng)汽流量(liang)計爲推(tui)💔導式，包(bao)括💋節流(liu)裝置、巴(ba)類流量(liang)元件及(ji)渦街流(liu)量📱計等(deng)，這些測(ce)量方法(fa)有各自(zi)的優缺(que)點，适用(yong)于不同(tong)場合。
1節(jie)流裝置(zhi)
　　節流式(shi)差壓流(liu)量元件(jian)是一種(zhong)曆史悠(you)久、用量(liang)最大的(de)流量🈲計(ji)。節流式(shi)差壓流(liu)量計依(yi)據流體(ti)流過節(jie)流裝置(zhi)，使部分(fen)壓力能(neng)轉變爲(wei)動能産(chan)生差壓(ya)的原理(li)💋來工作(zuo)。節流裝(zhuang)置分爲(wei)标準型(xing)和非标(biao)準型兩(liang)大類。标(biao)準型節(jie)流元件(jian)按照GB/T2624設(she)計、制造(zao)、安裝和(he)使用，無(wu)需💘實流(liu)校準。節(jie)流式差(cha)壓流💚量(liang)計可測(ce)量所有(you)單向流(liu)，包括液(ye)、氣、蒸👌汽(qi)等。标準(zhun)節流裝(zhuang)置世界(jie)通用，并(bing)得到國(guo)際計量(liang)組織的(de)💔認可。
　　節(jie)流裝置(zhi)見圖1。當(dang)流體通(tong)過标準(zhun)節流裝(zhuang)置時，在(zai)1-I截面❗前(qian)，流體未(wei)❓受節流(liu)件的影(ying)響，管道(dao)内流速(su)分布均(jun)勻。管道(dao)軸心處(chu)和管壁(bi)處🐇的靜(jing)壓相等(deng)。I-I截面後(hou)(約0.5D~2D)，流體(ti)開始受(shou)節流件(jian)影響，靠(kao)近管壁(bi)處的流(liu)體向中(zhong)心加速(su)，平均流(liu)速逐漸(jian)升高，直(zhi)至II-II截面(mian)，流束🔅收(shou)縮到最(zui)小，平均(jun)流速🐆達(da)到最大(da)值。自II-II截(jie)面後，流(liu)束開始(shi)膨脹🥰，直(zhi)至川-I截(jie)面，又恢(hui)複到I-I截(jie)面前的(de)情況，此(ci)時平均(jun)流速逐(zhu)漸降低(di)，與平均(jun)流速相(xiang)對應的(de)靜壓也(ye)由低到(dao)高再恢(hui)複到低(di)值。流體(ti)在節流(liu)件前、後(hou)的管壁(bi)附近形(xing)成渦流(liu)，渦流即(ji)有橫向(xiang)脈動，還(hai)有逆向(xiang)運動，孔(kong)闆或噴(pen)嘴的壓(ya)力損失(shi)高，就是(shi)因爲渦(wo)流能量(liang)耗散造(zao)成的。

　　式(shi)中，Z、p/ρ、Kv2/2分别(bie)表示單(dan)位質量(liang)流體在(zai)過流斷(duan)面上的(de)位❌能㊙️、壓(ya)📞力⚽能和(he)動能的(de)平均值(zhi)。εv212表示單(dan)位質量(liang)流體的(de)🔞平均能(neng)量‼️損失(shi)。
推導出(chu)不可壓(ya)縮流體(ti)的流量(liang)方程式(shi):

按照GB/T2624，流(liu)出系數(shu)C的定義(yi)式爲:

　　在(zai)一定的(de)安裝條(tiao)件下給(gei)定的節(jie)流裝置(zhi)，該C值僅(jin)與雷📧諾(nuo)數有☂️關(guan)，即C=f(ReD，節流(liu)件類型(xing)，D，β)。由此，可(ke)以算出(chu)流出系(xi)數，進而(er)得到節(jie)流裝置(zhi)的⁉️選型(xing)計算。
　　流(liu)出系數(shu)與雷諾(nuo)數的關(guan)系見圖(tu)2。低雷諾(nuo)數區域(yu)屬于層(ceng)流💁區，流(liu)體繞過(guo)限流孔(kong)後不會(hui)形成噴(pen)射現象(xiang)，流出系(xi)數😘随雷(lei)諾數增(zeng)高而增(zeng)大;中雷(lei)諾數區(qu)域内流(liu)動從層(ceng)流發展(zhan)到紊流(liu)，流出系(xi)數随雷(lei)諾數增(zeng)高而增(zeng)大的🙇🏻速(su)度緩慢(man)🤞。對于孔(kong)闆，由于(yu)慣性作(zuo)用加強(qiang)，孔口處(chu)開始形(xing)成噴射(she)，流束在(zai)孔口外(wai)産生縮(suo)流，因此(ci)C值下降(jiang);在😘高雷(lei)諾數區(qu)域，C值👄都(dou)趨于穩(wen)定，對于(yu)孔闆，β值(zhi)越高，趨(qu)于穩定(ding)時的🚩雷(lei)諾數就(jiu)越高。

2巴(ba)類流量(liang)元件
　　巴(ba)類流量(liang)元件是(shi)一-種新(xin)型的差(cha)壓式流(liu)量元件(jian)，采用⭐差(cha)壓♻️式🔴的(de)🛀工作原(yuan)理，插入(ru)式的安(an)裝方法(fa)。其通過(guo)⭐一-根直(zhi)徑🌈爲十(shi)幾毫米(mi)的探頭(tou)取壓，探(tan)頭前後(hou)有二排(pai)不均勻(yun)分布的(de)、若幹個(ge)幾毫米(mi)的引壓(ya)孔。通過(guo)這兩排(pai)孔将㊙️管(guan)道從上(shang)到下的(de)不同壓(ya)力在🧑🏽‍🤝‍🧑🏻孔(kong)内取平(ping)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼均以構(gou)成差壓(ya)。巴類流(liu)量元件(jian)精度高(gao)，壓損小(xiao)，對探頭(tou)磨損小(xiao)，在安⛹🏻‍♀️裝(zhuang)合适的(de)情況下(xia)，可以長(zhang)期保持(chi)精🈲度。
巴(ba)類流量(liang)元件質(zhi)量流量(liang)的計算(suan)公式:

　　阻(zu)斷系數(shu)ζ隻與探(tan)頭結構(gou)有關。對(dui)于不可(ke)壓縮.介(jie)質，由于(yu)壓損不(bu)會影響(xiang)密度的(de)變化，膨(peng)脹系數(shu)ε爲1。對于(yu)可壓縮(suo)的介質(zhi)，随着管(guan)道内壓(ya)力損失(shi)增.加和(he)管道内(nei)靜壓的(de)減小，膨(peng)脹系數(shu)ε從1開始(shi)，按照比(bi)例下降(jiang)。

　　式中，Pp爲(wei)設計壓(ya)力，pg爲工(gong)況壓力(li)，εg爲設計(ji)膨脹系(xi)數，dp,爲設(she)計⭐差💜壓(ya)，當前工(gong)況密度(du)爲ρg。若介(jie)質的實(shi)際工作(zuo)狀态與(yu)設計狀(zhuang)态相近(jin)，使用理(li)想氣體(ti)方程可(ke)以得到(dao)足夠精(jing)度的結(jie)果:

3渦街(jie)流量計(ji)
　　 渦街流(liu)量計根(gen)據卡門(men)(Karman)渦街原(yuan)理研究(jiu)生産，渦(wo)街流量(liang)計🍓壓損(sun)小，量程(cheng)範圍大(da)，精度高(gao)，在測量(liang)工況體(ti)積🚶流量(liang)時幾乎(hu)不🥵受流(liu)體密度(du)、壓力、溫(wen)度、粘度(du)等參數(shu)的影響(xiang)🏃🏻，無可動(dong)🈲機械零(ling)🙇‍♀️件，維護(hu)量小。渦(wo)㊙️街流量(liang)計在流(liu)體中設(she)置三角(jiao)柱型旋(xuan)渦發生(sheng)體，流體(ti)在管道(dao)中經過(guo)渦街流(liu)量計時(shi)，在三角(jiao)柱的旋(xuan)渦發生(sheng)體後，上(shang)下交替(ti)産生正(zheng)比于流(liu)速的兩(liang)列旋渦(wo)，旋渦的(de)😍釋放頻(pin)率與流(liu)過旋渦(wo)發生體(ti)的流體(ti)平❌均速(su)度及旋(xuan)渦發🚶‍♀️生(sheng)體特征(zheng)寬度有(you)⚽關:

　　式中(zhong)，f爲旋渦(wo)的釋放(fang)頻率;v爲(wei)流過旋(xuan)渦發生(sheng)體的流(liu)🐪體🔅平均(jun)速度;d爲(wei)旋渦發(fa)生體特(te)征寬度(du);St爲斯特(te)勞哈爾(er)數，範圍(wei)爲0.14～0.27，是雷(lei)諾數的(de)函數。

　　當(dang)雷諾數(shu)Re在102~10時範(fan)圍内，St值(zhi)約爲0.2。在(zai)測量中(zhong)，需滿足(zu)流體的(de)雷諾數(shu)在102~105,此時(shi)旋渦頻(pin)率:

　　由此(ci)，通過測(ce)量旋渦(wo)頻率就(jiu)可以計(ji)算出流(liu)過旋渦(wo)發生體(ti)的流體(ti)平均速(su)度v，再由(you)式q=vA，可以(yi)求出流(liu)量q，其中(zhong)A爲🔴流體(ti)✍️流過旋(xuan)渦發生(sheng)🈚體的截(jie)面積。
4三(san)種流量(liang)計比較(jiao)
4.1選型比(bi)較
　　标準(zhun)節流裝(zhuang)置隻有(you)在滿足(zu)以下條(tiao)件下，流(liu)量系數(shu)才♊與規(gui)範中提(ti)供的數(shu)據相符(fu):①被測介(jie)質應充(chong)滿全部(bu)管道截(jie)面連續(xu)地流動(dong)㊙️;②管道内(nei)的流速(su)(流動狀(zhuang)态)應是(shi)穩定的(de);③被測介(jie)質在通(tong)過節流(liu)裝📞置時(shi)，應不發(fa)生相變(bian);④節流裝(zhuang)置前後(hou)有足夠(gou)長度的(de)直管段(duan)。
　　巴類流(liu)量元件(jian)運用廣(guang)泛，可以(yi)測量幹(gan)燥氣體(ti)、潮濕氣(qi)體、液體(ti)或蒸汽(qi)的介質(zhi)，不受介(jie)電常數(shu)的影響(xiang)，适用通(tong)🏒徑廣。一(yi)-般用于(yu)大口✊徑(jing)管道上(shang)蒸汽流(liu)量測量(liang)。
　　渦街流(liu)量計可(ke)以在測(ce)量介質(zhi)流速0.5~12m/s範(fan)圍内選(xuan)用。渦街(jie)流⛷️量計(ji)的口徑(jing)不一定(ding)與工藝(yi)管道相(xiang)同，選型(xing)時考慮(lü)測量流(liu)量範圍(wei)❌是否在(zai)流速範(fan)圍内，當(dang)管道流(liu)速偏低(di)，需縮小(xiao)儀表口(kou)🐆徑，提高(gao)✊流速，從(cong)而得到(dao)滿意的(de)測量結(jie)果。
4.2安裝(zhuang)比較
　　節(jie)流裝置(zhi)和巴類(lei)流量元(yuan)件都需(xu)要與差(cha)壓 顯示(shi)儀 表連(lian)接，測量(liang)蒸汽時(shi)都采用(yong)伴熱保(bao)溫來應(ying)對蒸汽(qi)🌈冬季凝(ning)結的情(qing)況，見圖(tu)3、圖4。節流(liu)裝置的(de)現場安(an)裝條件(jian)要求較(jiao)㊙️高，需較(jiao)長的直(zhi)😍管段，一(yi)般爲前(qian)20D,後15D。巴類(lei)流量元(yuan)件的前(qian)後🐇直管(guan)段要求(qiu)相對短(duan)一👣些，一(yi)般爲前(qian)🌈7D，後3D。節流(liu)裝置或(huo)巴類♉流(liu)量元件(jian)與差壓(ya)顯示儀(yi)表之間(jian)引壓管(guan)線亦爲(wei)薄弱環(huan)節，易産(chan)生洩漏(lou)、堵塞及(ji)凍結、信(xin)号失真(zhen)等故障(zhang)。

　　巴類流(liu)量元件(jian)安裝工(gong)作量小(xiao)。該探頭(tou)采用的(de)是插入(ru)式的👌工(gong)作方式(shi)，安裝方(fang)便、簡單(dan)。安裝的(de)時候隻(zhi)要在現(xian)場直接(jie)開孔焊(han)接即可(ke)，見圖5。


　　渦(wo)街流量(liang)計結構(gou)簡單、安(an)裝維護(hu)方便、無(wu)需導壓(ya)管和 三(san)閥組 ，減(jian)少了洩(xie)漏、堵塞(sai)和凍結(jie)等。但是(shi)，渦街流(liu)量計對(dui)管道機(ji)械振☔動(dong)🌈敏感，不(bu)宜用于(yu)強振動(dong).的場所(suo)。渦街流(liu)量計的(de)前後直(zhi)管段要(yao)求🐅前15D，後(hou)10D，通常用(yong)于管徑(jing)在300mm以下(xia)的工況(kuang)，見圖6。

4.3經(jing)濟性比(bi)較
　　節流(liu)式差壓(ya)流量計(ji)中的标(biao)準孔闆(pan)結構易(yi)于複制(zhi)，性✌️能可(ke)靠🏃‍♂️，價格(ge)低，無需(xu)實流校(xiao)準就能(neng)夠使用(yong);其測量(liang)精✉️度在(zai)流量計(ji)中🎯屬于(yu)💋中等水(shui)平。由于(yu)很多因(yin)素影響(xiang)錯綜複(fu)雜，精度(du)難以提(ti)高;測量(liang)範圍窄(zhai)，差壓信(xin)🤟号與流(liu)量爲平(ping)方關系(xi)，量程比(bi)僅爲3:1~4:1;孔(kong)闆或噴(pen)嘴的壓(ya)損較大(da)，能☂️耗高(gao)。
　　巴類流(liu)量元件(jian)壓損較(jiao)孔闆大(da)幅減少(shao)，隻有孔(kong)闆的🌏5%~10%，減(jian)小了系(xi)統❤️的運(yun)營成本(ben)。由于壓(ya)差小，則(ze)對應的(de)差壓變(bian)送器選(xuan)擇要求(qiu)提高，相(xiang)應增大(da)了差壓(ya)變送器(qi)♉的采購(gou)成本。
　　渦(wo)街流量(liang)計壓損(sun)小，約爲(wei)節流式(shi)元件的(de)1/4，其儀表(biao)購置費(fei)用高，安(an)裝費用(yong)和運行(hang)費用較(jiao)低。
4.4精度(du)與小流(liu)量切除(chu)性能比(bi)較
　　滿足(zu)規範GB/T2426生(sheng)産的節(jie)流式差(cha)壓流量(liang)計的精(jing)度在+0.55%左(zuo)☂️右;巴類(lei)流量👅元(yuan)件的精(jing)度與前(qian)後直管(guan)段有關(guan)，當前直(zhi)管段長(zhang)度爲14D，後(hou)直管段(duan)長度爲(wei)3D時，精度(du)可以達(da)到+0.5%，當前(qian)直管段(duan)爲7D，後直(zhi)管🏃🏻‍♂️段爲(wei)3D時，精度(du)可以達(da)到+1%;而渦(wo)街流量(liang)計的精(jing)度在土(tu)1.0%，對于内(nei)❗縮徑型(xing)的渦街(jie)流量計(ji)，其精度(du)在士1.35%左(zuo)右。
　　當某(mou)測點由(you)開車工(gong)況變化(hua)至正常(chang)工況時(shi)，其測點(dian)🌏往往🌈流(liu)量值逐(zhu)步由小(xiao)流量遞(di)增至正(zheng)常流量(liang)。當工況(kuang)流量低(di)于三種(zhong)儀表可(ke)以測量(liang)的範圍(wei)内，會出(chu)現測量(liang)不準确(que)的現象(xiang)。對💰于節(jie)流裝置(zhi)，當雷諾(nuo)數小于(yu)5000時，精度(du)就🔞會遠(yuan)超0.55%;巴類(lei)流量元(yuan)件對雷(lei)諾數的(de)要求不(bu)高，在保(bao)證滿管(guan)的情況(kuang)下，若雷(lei)諾數低(di)，巴類流(liu)量💛元件(jian)的輸出(chu)差壓會(hui)偏小，影(ying)響📐差壓(ya)變送器(qi)的測量(liang)精度;渦(wo)街流量(liang)計的最(zui)小⭐雷諾(nuo)數極限(xian)爲10000。
4.5案例(li)比較
　　針(zhen)對某精(jing)餾工段(duan)換熱器(qi)的蒸汽(qi)流量測(ce)量，做了(le)計算對(dui)比:
　　該位(wei)置點管(guan)道壓力(li)等級爲(wei)150#，管徑250mm，蒸(zheng)汽操作(zuo)壓力爲(wei)0.4MPa，操📱作溫(wen)度爲151℃，蒸(zheng)汽流量(liang)爲4000kg/h,允許(xu)壓損爲(wei)20kPao
　　節流裝(zhuang)置經過(guo)選型計(ji)算，采用(yong)滿刻度(du)壓差10kPa，正(zheng)常差壓(ya)⁉️爲5kPa，開孔(kong)直徑比(bi)爲0.44，最大(da)壓損爲(wei)7.9kPa。一整套(tao)節流裝(zhuang)置的采(cai)購安裝(zhuang)費用大(da)緻在2.5萬(wan)元左右(you)。
　　巴類流(liu)量元件(jian)經計算(suan)，其滿刻(ke)度差壓(ya)爲0.3kPa，正常(chang)差壓爲(wei)🙇🏻0.18kPa，最大壓(ya)損爲0.02kPa。其(qi)采購安(an)裝費用(yong)大緻在(zai)4.2萬元左(zuo)右。該處(chu)非振動(dong)管⛹🏻‍♀️道，因(yin)此可以(yi)采用渦(wo)街流量(liang)計。渦街(jie)流量計(ji)經過計(ji)算，選用(yong)⭐縮徑爲(wei)150mm管徑的(de)法蘭式(shi)流量計(ji)，其最大(da)🧡壓損爲(wei)2.9kPa。其🔞采購(gou)安裝費(fei)用大緻(zhi)在5萬元(yuan)左✔️右。
　　通(tong)過比較(jiao)，可得結(jie)論:①節流(liu)裝置壓(ya)損最大(da)，巴類流(liu)量元件(jian)壓損💚最(zui)小。考慮(lü)長期運(yun)行能耗(hao)，巴類流(liu)量元件(jian)經濟性(xing)最好，渦(wo)街次⛷️之(zhi);②節流裝(zhuang)置選用(yong) 差壓變(bian)送器 可(ke)采用普(pu)通量程(cheng)範圍型(xing)，巴類流(liu)量元件(jian)選用差(cha)壓變送(song)器需采(cai)🐆用微小(xiao)差壓測(ce)量型變(bian)送器，③當(dang)該測點(dian)由開車(che)工況變(bian)化至🏃正(zheng)常工況(kuang)時，流量(liang)高于51.57kg/h，節(jie)流式差(cha)壓流量(liang)元件🐕才(cai)能确保(bao)應有的(de)精度;流(liu)量高于(yu)802kg/h，渦街流(liu)量計可(ke)以達到(dao)應有的(de)精度;流(liu)量高于(yu)1500kg/h，巴類流(liu)📧量元件(jian)輸出能(neng)達到差(cha)壓變送(song)器的精(jing)度下限(xian)值;④若考(kao)慮總承(cheng)包采購(gou)成本的(de)限制，可(ke)選用節(jie)流裝置(zhi)測量蒸(zheng)汽流量(liang)。若考👅慮(lü)綜合采(cai)購及運(yun)行成本(ben)，包括長(zhang)期運行(hang)蒸汽壓(ya)力損🧑🏽‍🤝‍🧑🏻失(shi)成本和(he)冬季保(bao)溫伴熱(re)蒸汽成(cheng)本，可選(xuan)用渦街(jie)流量計(ji)。若遇到(dao)蒸汽管(guan)線口徑(jing)增大至(zhi)300mm以上，可(ke)考慮采(cai)用巴類(lei)流量元(yuan)件，此時(shi)巴類流(liu)👉量元件(jian)的采購(gou)成本将(jiang)比其餘(yu)兩種流(liu)量計低(di)得多。
5結(jie)語
　　蒸汽(qi)流量儀(yi)表的選(xuan)用非常(chang)重要，準(zhun)确測量(liang)蒸汽流(liu)量是生(sheng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼産部門(men)的需要(yao)。随着經(jing)濟的發(fa)展，提高(gao)測量水(shui)平的呼(hu)聲越來(lai)越高。在(zai)實際選(xuan)用中，設(she)計人員(yuan)需根據(ju)蒸🚩汽的(de)性質和(he)工況精(jing)度⭐的要(yao)求、成本(ben)核算等(deng)條件來(lai)選擇适(shi)合的⁉️蒸(zheng)汽儀表(biao)。節流裝(zhuang)置🌈、巴類(lei)流量元(yuan)件和渦(wo)街流量(liang)計各有(you)利弊，需(xu)要充分(fen)考慮工(gong)藝⛹🏻‍♀️、環境(jing)要求，合(he)理地選(xuan)擇流量(liang)計，才能(neng)保證蒸(zheng)汽計量(liang)的準确(que)性。

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