影响蒸汽流量计精度的因素以及提升精度的方法

在工业生产中的蒸汽流量测量中，蒸汽主要分为过热蒸汽和饱和蒸汽，主要用途是加热或者加湿，产生动力，作为驱动，在生产中起着非常重要的作用。然而，由于蒸汽的特殊性质，经常会出现测量不准确的情况。如何有效提高蒸汽流量测量的准确性一直是人们追求的目标。根据常见的进口孔板流量计的品牌美国威盾VTON的应用案例统计，生产和产品中用于测量蒸汽的仪表，常见的有孔板流量计、涡街流量计、弯管流量计等。，但是进口孔板流量计被广泛使用。分析了一些用户在蒸汽流量测量精度低的原因。本文根据美国威盾VTON蒸汽流量测量的具体情况，主要从一次节流元件、压力管道、密度补偿和相关系数的影响等方面对孔板流量计进行分析，并提出提高测量精度的方法。

一，主要测量元件引起的误差

孔板流量计中的节流元件是一个尖锐的直角边，流体在节流元件的入口处收缩。根据伯恩哈德方程，流量增加，压力降低。孔板的测量原理是基于孔板进出口的压差。孔板平钝时，流出系数增大，导致测量误差。流出系数对蒸汽流量测量的影响是普遍的。

测量管也是节流装置的组成部分，其结构尺寸对流体流动状态有重要影响。测量管不仅满足前10天和后5天的要求，还要求内表面光滑。粗糙管和光滑管的流速分布不同，流出系数也不同。管道结垢腐蚀，流出系数变化，导致测量误差。

对于孔板入口边缘的磨损，美国威盾VTON的工程师建议可以选择标准喷嘴。由于喷嘴进口为光滑曲面，其耐磨性、抗污性和抗变形性远优于孔板，流出系数的稳定性优于孔板，压力损失远小于孔板。而且其检定周期为4年，大大降低了维护成本。

对于测量管道的问题，美国威盾VTON的工程师建议，，安装管道时尽量选择平整度高、质量好的管道。如有必要，请定制测量管、连接法兰、冷凝器等。由专业制造商生产。用于补偿的温度和压力测量点也可以统一获得。虽然一次性投入较高，但由于投入使用后没有特殊原因，一般不更换，或者服务周期越长越好，这样综合经济效益还是比较高的。

第二，测量信号的传输失真

测量信号传输是指孔板前后压差信号通过压力管道传输到压差变送器。孔板流量计与涡街流量计不同，由于结构不同，直接安装在管道上，因此需要信号传输。对于蒸汽流量测量，传动部分可由阀门、压力管、冷凝器等部件组成。对于信号传输组件，应确保传输的信号不失真。在实际使用中，大多数故障往往是由信号传输失真引起的。差压信号引起的传输失真比作为补偿的温度和压力信号失真影响更大，必须引起重视。凝汽器在信号传递中处于关键位置，凝汽器内液位保持一定高度，多余的凝结水应回流至蒸汽管道，以保证凝汽器内蒸汽凝结良好，凝结水回流畅通。

美国威盾VTON的工程师建议气相导压管的一次根阀应保证汽相进入冷凝器，冷凝器中多余的冷凝液回流到蒸汽管，否则两个冷凝器的液位不能保持水平，会对差压信号造成额外的误差。主根阀应尽可能选择闸阀，以确保压力信号的平稳传输并减少测量误差。

压力导管应加保温伴热测量，否则在冬季不能正常工作。无论是电伴热还是蒸汽伴热，都要保证两个压力管受热均匀，否则会因压力管内液体密度不同而产生额外的压差误差。

通常，用于压力补偿的变送器与压力端口不在同一高度。如果变送器低于压力口，测得的压力为管道中蒸汽的压力加上压力导管中冷凝液产生的压力，可在变送器中向前传递，以消除这部分压力。使变送器测得的压力为管道中的实际蒸汽压力。

三、蒸汽密度问题引起的误差

测量蒸汽质量流量时，需要根据蒸汽密度进行计算，由于蒸汽密度计算不准确，导致测量误差。美国威盾VTON的蒸汽流量测量仪中的涡街流量计以工艺车间提供的蒸汽密度值作为参考值，而不是实际密度值，得到的蒸汽流量会与实际流量有误差。选择涡街流量计时，应选择能补偿温度和压力的型号，并安装测温和测压元件，以获得温度和压力值。当用户选择美国威盾VTON的孔板流量计作为蒸汽流量计时，测量流量由集散控制系统显示，不做温度和压力补偿。为了提高测量精度，必须进行温度和压力补偿。对于孔板流量计，在获取差压信号的同时，需要测量温度和压力信号，并在集散控制系统中通过软件进行温度和压力补偿。

第四，相关系数的影响

流出系数c和膨胀系数ε在一定范围内可以视为常数，但当蒸汽状态偏离设计状态时，其流出系数c和膨胀系数ε会发生变化，不能视为常数。在测量小流量时，流出系数c会随着雷诺数的减小而发生很大的变化。测量高压时，必须考虑气体膨胀系数ε的影响。如果只补偿密度变化的影响，即使密度完全补偿，其他参数变化的累积误差仍然会达到6%左右，其中膨胀系数ε引入的误差较大。因此，为了提高仪器的测量精度，除了补偿密度之外，还需要考虑整个补偿方程中其他参数变化的补偿问题。在DCS的蒸汽测量模块中，不仅有密度补偿方法，还有流出系数C和膨胀系数ε的修正方法。只要选择合适的流量测量模块，就可以提高蒸汽流量的测量精度。

一般来说，当蒸汽品质X较高(X≥95%)时，流体可视为单相流体。温度和压力补偿可以按照通常的方法进行。但是有一些错误。干燥度越低，密度越高。当蒸汽质量较低(X<95%)时，管道内流体处于两相流动状态。情况严重时，流体分层流动，误差较大。目前，还没有在线干燥度测量仪来测量蒸汽的干燥度。美国威盾VTON的工程师建议更好的办法是加强蒸汽输送管道的保温，提高蒸汽的过热度，使蒸汽干燥度更高，计量更准确。

五.结论

由于被测介质的特殊性，用户如果发现目前的流量计测量蒸汽不准确。美国威盾VTON的工程师建议只有仔细分析可能的误差原因，从安装一次检测元件到安装阀门、压力管道、冷凝器和差压变送器，然后采取适当措施补偿蒸汽密度的温度和压力，并校正相关参数，才能提高蒸汽流量测量的精度。