目前蒸汽流量測量大部分采用速度式測量方式,測量得到的是體積流量,若要得到質量流量,必須由積算儀進行實時的換算。測量蒸汽流量的一次儀表的選擇主要集中在孔板流量計和渦街流量計上,但這2種流量計在測量蒸汽工況時,都存在一定的局限性,選型使用時需要考慮其影響。
1、孔板流量計
孔板流量計是一種差壓式流量計,其通過在管道中插入一塊開有小孔的節流元件來限制流動,流體流經一個收縮截面,產生一定的壓差。為了測量流體流動時產生的壓差,在孔板的上下游開有壓力感應孔,壓力感應孔與二次儀表(差壓變送器)相連。飽和蒸汽的密度變化與其壓力或溫度成正比關系,在實際應用系統中,常用測量點附近的流體溫度、壓力,經查表和計算后求得相應的密度,與差壓變送器產生的信號一起輸出至積算儀,以求得瞬時質量流量。
孔板流量計結構簡單,能適用于各種均勻的、單一狀態的氣體、液體或蒸汽,且適用溫度區域廣。但其缺點也較為明顯,一是測量范圍窄(量程比僅為1:3~1:5),在小流量條件下容易計量不準,主要原因是引壓管線較長,很容易產生幾十帕的差壓疊加到孔板產生的差壓,導致最終測量數據失真;二是壓力損失大(根據經驗,通常為0.5倍差壓),輸出能耗效率較低;三是安裝長度要求較高,為了保證精度,必須保證上下游至少有10D和5D的直管段。另外,當測量蒸汽流量時,由于水錘的作用,孔板可能會變形,會堵塞管道,影響測量精度,因此需要經常維護和檢定。
2、渦街流量計
渦街流量計(旋渦流量計)是根據卡門(Karman)渦街原理生產的體積流量計,即流體雷諾數在一定范圍內,其輸出只與體積流量成反比。其特點是壓力損失小(只有孔板流量計的1/5),量程范圍大(量程比可達1:20),精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數的影響。 由于測量部分無可動部件,其工作可靠高,壽命長,維護量少。
盡管渦街流量計克服了壓損大和量程比小的影響,但在測量蒸汽流量時仍有一定局限性,一是其在流速較低時,不產生旋渦,流量計讀數偏低甚至為零,計量會不準;二是由于是采用渦街發生(自激振蕩)原理進行測量,對周圍環境振動較為敏感,振動會引起誤差;三是安裝條件較苛刻,上游需要至少10D的直管段。另外,以目前的材料技術和生產水平,所測量流體的溫度不宜高于400℃ ,一般選擇在300℃以下較為合適。