蒸汽流量計的應用
在使用蒸汽流量計時，您是否遇見過以下問題：
雖然熱電廠或其他氣源單位使用過熱蒸汽進行輸送工作，但管道內仍不可避免地輸送來濕蒸汽，使得流量計量變得困難；
多臺流量計的數據互相矛盾，不能吻合；
小流量無法計量；
蒸汽系統管道震動，無流量之時也照樣跑字，嚴重影響計量結果；
現場安裝位置（比如流量計前后直管段）無法滿足流量計生產廠商的要求。
面對這些問題，我們有必要對蒸汽流量計有進一步的了解，了解愈多，愈可以幫助我們在設計、選型時規避掉許多常見問題。
為什么使用蒸汽流量計？
對蒸汽流量進行計量和監測本身并不節約能源，然而計量是能源管理的基礎。沒有計量就沒有管理。通過能源管理是可以確切地帶來經濟收益的，經驗表明，通過有效的計量、監測和合理的能源分配利用，蒸汽流量計可幫助企業減少10%能耗。
具體而言，蒸汽流量計可以應用于以下場合：
計量蒸汽用量，進行內部或外部計費結算；
監測能源的使用效率，如根據熱焓確定補充蒸汽量；
監測各車間、制程的運行狀況；
改進工藝過程控制，比如使流量恒定在設定值或在一定范圍內變化；
判別設備能耗是高于標準還是低于標準，與標準又相差多少，變化過程中是否存在一定的規律？
蒸汽流量計分類與原理、結構
目前，測量蒸汽流量普遍選用的是差壓流量計或渦街流量計且配合密度補償。此處將分別介紹該兩類型流量計的原理、結構以及優缺點。
差壓式流量計（含孔板流量計、皮托管流量計、V錐流量計等等）
差壓式流量計的原理是伯努利原理。這是最普通的流量技術，包括孔板、文丘里管和音速噴嘴。
流量計由一次裝置和二次裝置組成，一次裝置稱流量測量元件，其安裝在被測流體的管道中，能夠產生與流量（流速）成比例的壓力差，供二次裝置進行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。它接收測量元件產生的差壓信號，并將其轉換為相應的流量進行顯示。
差壓流量計的一次裝置常為節流裝置（如孔板等）或動壓測定裝置（如皮托管、均速管等）。二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表。
差壓流量計的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關系，故流量顯示儀表都配有開平方裝置，以使流量刻度線性化。多數儀表還設有流量積算裝置，以顯示累積流量，便于經濟核算。
利用差壓測量流量的方法歷史悠久，比較成熟，可用于測量大多數液體、氣體和蒸汽的流速，從使用比例來看，約占各種流量測量方式的70%。
差壓式流量計優點:
(1)應用最多的孔板式流量計結構牢固，性能穩定可靠，使用壽命長；
(2)應用范圍廣泛。
差壓式流量計缺點:
(1)測量精度普遍偏低；
(2)測量范圍窄，量程比（可測最大流量與可測最小流量之比）一般僅為3:1~4:1；
(3)一般而言，現場安裝條件要求高，上游必須有10倍于管徑的直管段而下游須有5倍于管徑的直管段；
(4)壓損大（注意：特指孔板、噴嘴等形式），容易堵塞，流量測量的精確度取決于差壓變送器的精確度；
(5)后期維護量大。孔板等形式正逐漸被新型的V錐流量計（相對孔板而言，V錐的壓損小而量程比寬）所替代。
圖1 孔板式流量計
圖2 文丘里式流量計
圖3 V錐流量計
流體振蕩式流量計（含渦街式流量計等等）
流體振蕩式流量計是根據流體在特定流道條件下流動時將產生振蕩，且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設計的。當流通截面一定時，則流速與容積流量成正比。因此，測量振蕩頻率即可測得流量。
這種流量計是70年代開發和發展起來的。由于它兼有無轉動部件和脈沖數字輸出的優點，很有發展前途。
流體振蕩式流量計優點:
(1)結構簡單牢固，沒有移動部件，也不存在污垢問題；
(2)適用流體種類多；
(3)精度較高；
(4)測量范圍寬，量程比（即可測最大流量與可測最小流量之比）在4：1到25：1之間（具體視情況而定）；
(5)壓損小。
流體振蕩式流量計缺點:
(1)不適用于低雷諾數測量，要求流體有較高的流動速度，以產生漩渦；
(2)需較長直管段；
(3)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏成熟應用經驗；
(4)由于利用流體振蕩工作原理，系統管道振動時會影響測量精度（不過，一些專業廠商已能很好解決這個問題）。
圖4 渦街式流量計
蒸汽流量計使用與安裝注意事項
蒸汽的密度補償要科學準確
為了正確計量蒸汽的質量流量，必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化（對于飽和蒸汽而言，只考慮其中一個值的變化也可以），通過流量積算儀對蒸汽密度進行補償。由于蒸汽系統的壓力總是在變化，由此引起密度的變化，因而必須實時進行密度補償。
舉例而言，現有一個簡單的渦街流量計，設定為工作壓力5.0bar g，如若實際工作壓力僅為4.2bar g的話，無密度補償時流量計會“認為”其運行在5bar而非4.2bar，則流量誤差=（5 bar密度/4.2 bar 密度-1）/10=14.6%，從此例可見密度補償的重要性。
測量蒸汽溫度的鉑電阻一定要規范安裝：測溫鉑熱電阻插入管道中心位置、鉑熱電阻安裝在流量計下游的5倍管徑處、安裝鉑熱電阻的管道位置采取保溫措施等，確保測得的溫度數值準確。在蒸汽壓力的測量中一定要注意，如果采用引壓管引壓，必須進行零點遷移（因為引壓管內冷凝水的重力作用會使壓力變送器測量到的壓力與實際壓力之間出現一定的差值，引起密度補償的誤差），也可在流量積算儀內進行修正。壓力變送器安裝在蒸汽流量計下游的4倍管徑處。壓力變送器前的閥門、密封墊應完好暢通，以保證蒸汽壓力的準確測量。
如果采用設定壓力、溫度進行補償，所設定的數值應力求接近實際，否則誤差很大，一般不建議采用。
在流量積算儀中要正確設定蒸汽流量計的運行狀態，這對蒸汽費用的正確計算至關重要。
對于蒸汽狀態不好明確判斷的使用場合，建議采用智能型流量積算儀，配合鉑電阻、壓力變送器進行溫度、壓力補償，這樣所計量的蒸汽質量流量最準確。
蒸汽流量計上下游直管段的正確安裝
對于傳統的渦街流量計與孔板流量計而言，其前后安裝直管段一般要求分別為20倍管徑和5倍管徑（這是流量計的前面無閥門等障礙物的技術要求；有障礙物還要增加直管段，具體見廠家的說明書）。如果上下游直管段不夠，就會導致管道內蒸汽流動未充分發展，在流速分布剖面發生畸變。
用戶可通過在蒸汽流量計前安裝流動調整器或增加直管段來調整管道的流速分布，使蒸汽流量計處的流體為充分發展狀態。對于一些大口徑蒸汽流量計，滿足上下游直管段的安裝要求更為重要。
在直管段的設計之中，準確地測量出管徑亦是一個重要的問題，我們通常使用的公稱直徑（DN）并不總能如實地反映出管道的實際直徑，對于卷管等而言，管徑實際值與公稱直徑相差不小，更需要考慮實際管徑問題。
蒸汽流量計的量程比要合理
一般來說，衡量一個流量計的工作情況有兩個標準，一是精確性（流量計對“真實”流量測量的精確反映），二是重復性（指流量計對相同流量在多次測試時顯示同一數值的能力）。其中，好的重復性更為重要，很多蒸汽流量計的用戶對測量值的趨勢比測量的絕對精度是更感興趣的。
為了實現這兩個標準，不得不提及量程比（最大可測流量與最小可測流量的比值），一個流量計若沒有恰當的量程比，準確性與重復性都如無源之水一般。
量程比是指一個流量計在能確保給定的準確度范圍內，所能測量的最大流量和最小流量之比。用戶要根據自己的實際使用量選擇流量計，理論上待選蒸汽流量計的量程要完全覆蓋用戶的使用量程。
超過流量上限和低于流量下限使用都會造成蒸汽流量計計量的嚴重不準。比如：實際平均流量為5t/h的渦街蒸汽流量計，一般應選擇口徑為150mm的渦街流量計，但是當流量降低到0.3t/h或超過15t/h時，流量計就會出現嚴重計量失準。
此外，在選擇流量計時應正確地選擇流量計的口徑，盡可能最接近用戶的需要。
蒸汽干度的影響
目前，用于測量蒸汽流量的流量計大部分為體積流量計，先測得體積流量，然后通過蒸汽的密度計算質量流量，即是說假定蒸汽為完全干燥。但是，蒸汽并非完全干燥，如果不考慮蒸汽干度的影響，得出的數據會低于實際的流量。因此，流量計的二次儀表（流量計算機）應該具有設置飽和蒸汽干度的功能。
測知蒸汽的干度十分困難，通常我們也采用干度修正來校正蒸汽流量值。
定期依法檢定很重要
《計量法》和GB17167-2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》中明確說明：強制檢定的計量器具和能源計量器具應定期檢定，凡經檢定不符合要求的計量器具一律不準使用。蒸汽流量計必須定期檢定，這是保證蒸汽流量正確計量的前提。
因此，廣大用戶每年都要將使用的蒸汽流量計等送到當地法定計量技術機構進行計量檢定。如果蒸汽流量計檢定合格，而實際使用卻感覺“計量不準”，這時用戶就要從儀表是否正確安裝、選型、儀表運行狀態設置、外界干擾、蒸汽的實際狀態是否有變化等方面尋找解決問題的方法。
現場存在的振動和電磁干擾應避免（針對渦街式流量計而言）
蒸汽計量中應用較多的渦街流量計受設計原理的影響，對機械振動比較敏感，如果蒸汽流量計現場存在振動干擾，就會對其產生低頻率的脈沖信號影響，蒸汽流量計就會將這些脈沖作為流量信號傳遞給流量積算儀，形成累計流量，導致流量計在一段時間不用蒸汽的情況下仍然會有一定量的數值累計，這就是“不用汽而流量計走字”的原因。因此，應對蒸汽流量計前后管段作可靠的支撐，加裝振動緩沖部件。如管道振動不可避免，應選用抗干擾能力相對強的智能式渦街蒸汽流量計，也可考慮差壓式流量計等。
此外，蒸汽用戶在不用蒸汽的情況下，要與供汽單位共同記好表底，防止蒸汽流量計“空跑”。