蒸汽流量測量的比較與分析

朱 音 郝麗明 魏建財

甘肅銀光聚銀化工有限公司 甘肅 白銀 730900

蒸汽是重要的二次能源，是應用最為廣泛的載熱介質，通過積極開展蒸汽流量測量，就化工企業管理、貿易、經濟效益有密切的關系。目前應用最為廣泛的蒸汽流量測量裝置包括:節流裝置、巴類流量裝置、渦街流量裝置。不同測量裝置應用優勢與應用缺陷不同，需要依據實際情況，酌情考慮。

1 蒸汽流量測量技術

目前應用最為廣泛的蒸汽流量測量裝置包括:節流裝置、巴類流量裝置、渦街流量裝置，詳細分析如下。

1.1 節流裝置 節流裝置本身歷史悠久，用量較大。在測量階段，依據流體流過的節流裝置，將壓力轉換為動能，測試其產生的差壓。節流裝置劃分為標準型與非標準型。標準型節流裝置為世界通用，獲得了國際計量組織的認可。

1.2 巴類流量裝置 巴類流量裝置應用的是差壓式工作原理，作為一種新型的測量元件，應用的是插入式安裝方式。巴類流量裝置在實際應用階段，可保障測量精度，減少壓損數值。

1.3 渦街流量裝置 渦街流量裝置壓損較小，且量程范圍較大，測量精度較高。在實際測量階段，不會受到溫度、密度、壓力等因素的影響，且維護量較小。

2 蒸汽流量測量計比較

2.1 選型對比 標準的節流裝置需要流量系數與規范數值符合，滿足連續流動、流速穩定、介質穩定、管道長度等要求，才可選用。

巴類流量裝置:這類裝置得到了廣泛的應用，能夠測量的介質包括:干燥氣體、蒸汽、潮濕氣體、液體。在測量階段不會受到介電常數的影響，適用范圍較廣，一般應用在大口徑管道蒸汽流量測量。

渦街流量裝置:若介質流速在0.50 m/s-12.0 m/s以內，則可選用。由于渦街流量裝置口徑可能與管道口徑不同，在選型時需要綜合考慮流速范圍。若流速較低，則縮小儀表的口徑，依據實際情況，合理設置流速，以此保障測量結果的精準性。

2.2 安裝對比 節流裝置:需要連接差壓顯示儀，在蒸汽測量階段，需要借助伴熱保溫措施，以此應對冬季蒸汽凝結情況。這類裝置對安裝條件、安裝要求較高，對直管段長度有特定要求，一般要求直管段前為20D，直管段后為15D。安裝階段差壓顯示儀表、引壓管線為薄弱環節，稍不注意將會導致故障產生。

巴類流量裝置:需要連接差壓顯示儀，這類裝置對直管段長度有特定要求，一般要求直管段前為7D，直管段后為3D。這類裝置安裝工作量較小，一般應用插入式工作方式，安裝時需要進行現場開孔焊接。

渦街裝置:這類裝置結構簡單，可減少安裝故障的發生，能夠為后期維護奠定基礎，安裝不需要導壓管與三閥組。就實際情況而言，渦街流量裝置對管道機械振動較為敏感，不建議應用在強振動場所。這類裝置一般要求直管段前為15 D，直管段后為10D，且管徑要在300 mm以內。

2.3 成本比較 節流裝置:這一裝置的孔板結構容易復制，且裝置性能可靠，成本較低，即便是不校準實際流速，也可投入使用，測量精準度為中等。

巴類流量裝置:減少了壓損幅度，就孔板應用相比節流裝置要少10.0%，降低了系統的運營成本。這類裝置壓差較小，對差壓變送器的要求較高，進而會增加差壓變送器的采購成本。

渦街裝置:壓損較小，占比節流裝置壓損數值的1/4，但儀表購置成本較高。

3 實際案例對比

以聚銀化工公司為例，對某精餾工段換熱器進行蒸汽流量測量，進行計算對比。工況數據:位置點管道壓力等級為150#，管道管徑為250.0 mm，設備操作溫度為151℃，蒸汽操作壓力為0.40 MPa，允許壓損20.0k Pa，蒸汽流量4000kg/h。

3.1 節流裝置 經過計算，整套節流裝置采購費與安裝費共計2.50萬左右，使用10k Pa滿刻度壓差，正常壓差控制在5.0k Pa，允許的最大壓損為7.90k Pa，設備開孔直徑為0.44。

3.2 巴類流量裝置 經過計算，整套節流裝置采購與安裝費共計4.2萬元，使用0.30k Pa滿刻度壓差，正常壓差控制在0.18k Pa，允許的最大壓損為0.02k Pa。

3.3 渦街流量裝置 由于試驗處為非振動管道，可應用渦街流量裝置，經過計算整套節流裝置采購與安裝費共計5.0萬元，使用150 mm管徑法蘭式流量計，允許的最大壓損值為2.90k Pa。

通過對比可發現:(1.就壓損值而言，節流裝置最大、巴類流量裝置最小。從運行能耗出發，巴類流量裝置的經濟性最好，渦街流量裝置次之；(2.就差壓值而言，節流裝置可將壓差數值控制在普通工程范圍內，巴類流量元件選擇的是微小差壓測量型變送器；(3.就精度而言，節流裝置壓差流量要在51.75kg/h以上才可保障精度，巴類流量裝置壓差要在1500kg/h以上，才可保障精準度，渦街流量裝置要在802kg/h以上，才可保障精準度；(4.就采購成本而言，節流裝置最佳。

因此，若考慮采購及運行成本，可選擇渦街流量裝置。若蒸汽管線徑口在300 mm以上，選擇巴類流量裝置。

4 結束語

綜上所述，為保障蒸汽流量的合理性，滿足生產部門的運營需求，需要合理選擇蒸汽流量儀表。在實際選用階段，設計人員應當依據工況精度要求，綜合考慮蒸汽精度與成本、性能等因素，選擇最佳的蒸汽儀表。本文探討的三種裝置具備各自的優劣，只有綜合考慮工藝、環境等因素，合理選擇流量裝置，才可保障蒸汽計量數值的精準性。