蒸汽是工業生產中重要的能量傳導物，有時也作為重要的中間介質，對于蒸汽流量計的測量的流量計的種類有很多種，常見的有孔板流量計、脫硝煙氣流量計，這兩種流量計在蒸汽流量測量中都有著非常廣泛的應用，由于蒸汽分為飽和蒸汽和過熱蒸汽，并且蒸汽的傳輸過程中存在氣液兩相性的特點，蒸汽的性質跟溫度與壓力密切相關，導致對于蒸汽的測量成為并不簡單的事情。本文就是針對于蒸汽流量測量中容易發生的蒸汽相變、密度不準確、信號傳遞失真引起的測量誤差，具體分析了產生的來源。并根據不同的信號制式，提出了相應的補償運算公式和方法。對解決貿易計量糾紛、提高蒸汽流量測量準確度，提出了切實可行的探討方案。
1、蒸汽流量測量誤差的來源
在脫硝煙氣流量計流量測量中，蒸汽流量是*容易產生問題的一個流體，特別是在供熱結算計量方面，常常發生供收雙方總量不能相符的矛盾而難以解決。雖然可測蒸汽流量的儀表有很多，但本文這里不談各類流量儀表在測量蒸汽流量時的優缺點，而是想就蒸汽流量測量發生誤差的其它來源及解決方法，談一點本人的粗淺看法與大家探討。
1）蒸汽相變對測量的影響。
2）飽和蒸汽密度失準的問題。
3）測量信號傳遞失真問題。
1.1 蒸汽相變對測量的影響
蒸汽相變問題在實際使用中時有發生，所謂蒸汽相變就是：在輸送過程中原本飽和蒸汽變為過熱蒸汽了，或是過熱蒸汽變為飽和蒸汽了。蒸汽產生相變主要發生在管道輸送過程中或使用場合，飽和蒸汽變為過熱蒸汽，一般發生在濕飽和蒸汽被較大幅度快速減壓，溫度隨之也降低，如果相變前的濕飽和蒸汽含水滴較少，則溫度降低后會仍然高于新的壓力對應的飽和溫度，則蒸汽由原來的飽和狀態變為過熱狀態。而過熱蒸汽變為飽和蒸汽，一般是由于長距離輸送的熱損使溫度降低，當溫度低于或等于該壓力對應的飽和溫度時便進入飽和狀態。蒸汽發生相變對流量測量的影響可分為幾種情況.
a）飽和蒸汽發生變化后，仍然未脫離飽和狀態，只是與變化前的壓力、溫度不同而處于一種新的飽和狀態。這種情況只要系統有補償儀表，且飽和蒸汽的干度較高，對測量無影響。
b）飽和蒸汽相變后成為過熱蒸汽。如果設計時就考慮到有可能會產生相變，測量系統采用的是壓力和溫度雙補償，而且蒸汽密度是采用IFC1967 公式動態計算的，則這個相變對測量無影響。如果蒸汽密度采用查表法，這就要求運算儀表內除了裝有《飽和蒸汽密度表》外，還應裝有《過熱蒸汽密度表》及相應的判斷程序。采用查表法需要的兩個數表和判斷程序，缺少任何一個都會對流量測量帶來誤差。
c）飽和蒸汽測量系統采用的是單壓力或單溫度補償，相變后對測量就會帶來誤差，現舉例說明。一飽和蒸汽測量系統，采用單參數補償，現場實際表壓為0.5MPa，實際溫度170℃。從上述壓力和溫度看，目前該蒸汽已經變為“過熱”狀態，其密度為3.0706kg/m3。
如果采用單壓力補償，依據0.5MPa 查飽和蒸汽表得到密度為3.1698 kg/m3，給測量帶來的誤差為：
對脈沖、線性電流信號的儀表 (（3.1698 -3.0706）/3.0706)*100%=3.23%
對方根電流信號的儀表(（3.1698 -3.0706）/(2*3.0706))*100%=1.62%
如果采用單溫度補償，依據170℃查飽和蒸汽表得到密度為4.1229kg/m3，給測量帶來的誤差為：
對脈沖、線性電流信號(（4.1229- 3.0706）/3.0706)*100%=34.27%
對方根電流信號 (（3.1698 -3.0706）/(2*3.0706))*100%=17.14%
從上述可以看出，對于飽和蒸汽采用單參數補償查表法求取密度，當蒸汽發生相變時會給測量帶來誤差，但是采用單壓力補償的誤差要小于單溫度補償。
d）過熱蒸汽變為飽和蒸汽。由于大多數的過熱蒸汽測量系統基本都采用壓力和溫度雙補償，所以如果積算儀表的蒸汽密度是采用IFC1967 公式動態計算的，則這個相變對測量無影響。如果采用查表法取得蒸氣密度，當過熱蒸汽變為飽和蒸汽后可能查不到對應的密度。因為在運算儀表內的《過熱蒸氣密度表》，通常只列出過熱蒸汽范圍的壓力、溫度數據，處于飽和狀態下的數據一般不提供。例如現場實際表壓0.8MPa、溫度170℃。該表壓0.8MPa 對應的飽和溫度為 =175 s t .36℃，而實際溫度170℃＜ s t 明顯已經處于飽和狀態，因該壓力下數表提供的可查溫度范圍t＞175℃，所以無對應的溫度可查。即使儀表內裝有《飽和蒸汽密度表》，但是如果沒有蒸汽狀態判斷程序，儀表是不能自動轉查《飽和蒸汽密度表》的，由此測量誤差便會產生。
1.2 飽和蒸汽密度失準問題
1.2.1 失準原因分析這里所說的飽和蒸汽密度不準確，是指脫離了臨界飽和狀態的蒸汽，也就是常說的濕飽和蒸汽。濕飽和蒸汽是汽液兩相共存的狀態，它是蒸汽和水的混合物，屬于復雜的單工質氣液兩相流體。由于目前的流量儀表的技術性能都是在單相流狀態下定義的，對于脫硝煙氣流量計測量氣液兩相流的儀表，多年來盡管人們不斷地進行了研究和探討，也提出了一些運算數學模型，但是適用范圍和測量準確度都不夠理想，所以準確測量氣液兩相流的儀表仍是今后需要努力的方向。鑒于介質兩相流型的復雜多變，本文這里討論的濕飽和蒸汽密度的計算，其濕度也只能界定在某一范圍內，并認為氣液是均相流動的狀態為前提。濕飽和蒸汽的形成是在實際使用中的產生的，例如熱電廠送出的飽和蒸汽經過管道較長距離的輸送，就會有部分蒸汽程度不等的變成冷凝水而成為濕飽和蒸汽。濕飽和蒸汽的密度與臨界飽和蒸汽（以下稱為干飽和蒸汽）的密度是不同的。而目前使用的兩個飽和蒸汽密度表（以壓力和溫度為自變量）中提供的蒸汽密度，均為干飽和蒸汽的密度值，數表中之所以不列入濕飽和蒸汽密度的數據，是因該數據還不能準確得到。因為要想準確得到濕飽和蒸汽的密度，就必須知道飽和蒸汽的干度指標x或者濕度指標y，但是由于技術上的原因，目前還不能在線準確獲得，這就是本文所指出的，當飽和蒸汽脫離臨界飽和狀態變為濕飽和蒸汽后，其密度不準確的原因。例如已知飽和蒸氣工作絕壓為0.48 MPa，若已知濕度y為5%（x =0.95），看一下密度的差別。
查表得到飽和蒸氣密度g r =2.5683 kg/m3，濕飽和蒸汽實際密度為H r =2.7034 kg/m3。
查表得到的干飽和蒸汽的密度與實際濕飽和蒸汽的密度誤差為：
((2.5683- 2.7034)/ 2.7034) *100%» 100 5.0%
如果蒸汽的濕度y不同，即使仍然處于工作絕壓為0.48 MPa 狀態下，將會得到不同的密值，可自行驗算這里不再舉例了。
1.2.2 失準帶來的影響
飽和蒸汽含水所產生的脫硝煙氣流量計流量測量誤差，引起*大的糾紛就是在貿易結算計量上。供方和收方在一根管道上裝有同樣的流量計，在供方由于距離熱源較近，飽和蒸汽中的的水滴含量可能很少，對測量影響較小。而在收方由于長距離輸送會導致部分蒸汽冷凝的水滴含量增大，對測量的影響必然較大。盡管供、收雙方的流量儀表都是正常的，但是供大于收的計量誤差是常常發生的。例如在供收雙方流量儀表都用脫硝煙氣流量計，在雙方儀表都正常的情況下，供方瞬時流量顯示5.2t/h時，在收方可能只有4.9t/h顯示值，誤差為－5.77%甚至示值不穩定，這就是接收方的蒸汽中含水原因所造成的。如果收方將管道的積水及時放掉，能使脫硝煙氣流量計示值恢復穩定，但上述差量可能會仍然存在。因為在供方測量的幾乎是“蒸汽的總的質量流量”，而在收方“有一部分汽體冷凝成液體了”，這些液體不會被檢測到或是被排放掉，從而導致質量流量減少，誤差也就產生了，（當然不排除水滴使少量脈沖漏計造成的部分誤差），這個誤差完全不是雙方儀表有問題造成的，而是濕蒸汽密度不能準確得到造成的。由此常常導致供收雙方多次拆下流量儀表外送校驗，造成白白耗費時間財力卻無功而返。
舉例說明如下，用脈沖信號的脫硝煙氣流量計測量飽和蒸汽流量，當飽和蒸汽由干飽和蒸汽變為濕飽和蒸汽后，計算一下對流量測量帶來的誤差。若已知蒸汽濕度5%，絕壓為0.40 MPa，查表密度g r 為2.1635 kg/m3，濕蒸汽實際密度為H r 為2.2773 kg/m3，儀表系數K =0.3396。
當測量頻率為f =135.8Hz 時，采用不同的密度得到的測量結果。依據脈沖渦街質量流量運算式 q m =( 3.6 f / K)* ρ1
查表密度流量為qm=((3.6*135.8)/0.3396)*2.1635=3114.523kg/h
實際密度流量為qm=((3.6*135.8)/0.3396)*2.2773=3278.346kg/h
誤差qm=((3114.523-3278.346)/3278.346)*100%=-4.997%
從計算結果看飽和蒸汽濕度在5%的情況采用查表密度測量，將會造成約-5%的流量誤差。
1.2.3 濕飽和蒸汽密度的計算
如前所述，下面介紹的濕飽和蒸汽密度的計算，是界定在一定范圍的基礎上進行的，其界定的范圍如下。當蒸汽濕度y≤5%時（干度x在99%～95%間），可認為氣液是均相流動，氣液速度基本相等，即速度比K≈1，可用下式（1）或（2）計算密度，其準確度是可信的。當濕蒸汽濕度6%≤ y≤10%左右時（干度x在94%～90%間），流動狀況會從“均相流動”狀態，依據水平管道或垂直管道流向的不同，逐漸變成復雜的流動狀態。如果對計算準確度要求不高的話，也可用式（1）或（2）嘗試計算，但是密度誤差會大于y≤5%時的狀態，具體數值不能確定。當濕蒸汽濕度y＞10%后（干度x＜90%），不能用下式求取濕蒸汽實際密度，因為流動狀態已經不是均相流動狀態，其速度比K≠1 了。
2、蒸汽問題的解決方案
2.1 蒸汽相變問題的解決方法
a）一是對可能產生相變的脫硝煙氣流量計測量系統有一個事先預防措施，就是在設計時無論是測量飽和蒸汽還是過熱蒸汽，一律采用壓力和溫度雙補償。這樣雖然一次性成本費用有所增大，但是從長遠利益來看，無疑是減少矛盾、增加效益的良方。二是*好采用具有“IFC1967 公式動態計算蒸汽密度”的積算儀，它能根據測量的壓力溫度識別蒸汽的狀態，及時計算出過熱狀態、飽和狀態下的蒸汽密度。目前市場上已經有了具有此功能的智能流量積算儀如FLC-2800。當然也可采用同時裝有《飽和蒸汽密度表》和《過熱蒸汽密度表》、且具有判斷蒸汽狀態功能的積算儀。以便可以根據蒸汽的實際狀態及時查找不同的數表，從而得到蒸汽的密度值。
b）對于飽和蒸汽單參數補償的系統，盡量采用壓力補償，這樣即使發生了相變，也會使誤差遠小于單溫度補償的系統。
c）流量計安裝地點應妥善考慮，應選擇不容易導致蒸汽發生相變的位置，如避開經常有減壓操作的設備和減壓閥門后面，輸送蒸汽的管道和脫硝煙氣流量計測量傳感器加強保溫措施等。
2.2 飽和蒸汽密度不準的解決方法
對于濕飽和蒸汽密度需要知道蒸汽的干度或濕度，而這個數據目前又難以在線得到的問題，筆者提出了一個解決方案供大家討論。
供收雙方在確認了雙方流量儀表都處于正常良好的工作狀態前提下，可以根據長期存在的差量和現場的實際工況，根據經驗確定出不同時間段濕蒸汽的含水程度，然后在積算儀表內設置相應的濕度補償運算公式，通過人工輸入蒸汽干度x或濕度y數值，就可以對濕飽和蒸汽進行濕度補償運算。只要濕度指標估算基本正確，雙方差量的矛盾就可以大大緩解。

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