孔板流量计计量存在的问题及解决办法

陈耀亮

摘要：蒸汽是工业企业生产过程中一项非常重要的二次能源，尤其是热能应用方面发挥着不可替代的作用。通过提高蒸汽计量的准确性，一方面可以降低蒸汽的能源消耗减少企业的生产成本，另一方面可以减少贸易争端。本文主要对蒸汽流量计量中存在的问题进行分析探讨，并提出合理化解决方案。

关键词：蒸汽流量计量;问题;解决方法

近年来，随着社会经济发展水平的不断提高，项目建设生产规模不断扩大，在部分项目比如钢铁、染整行业等的生产经营过程中存在大规模使用热能蒸汽的工艺流程，尤其是在南方几大染整基地，蒸汽被广泛应用于生产线染色、定型、水洗等生产的环节。

染整生产企业对蒸汽流量计量的工作管理要求日益提高，现阶段蒸汽流量计量的测量原器件无论从原理上还是实际应用上，都基本比较成熟，但由于蒸汽在使用过程中，存在着相变的情况。所以，蒸汽的实际贸易计量上，时而出现争议，存在一些问题。

一、蒸汽流量计量的基本论述

蒸汽流量计量主要是指利用先进的计量器具产品以及系统化测试计算器等对生产过程中的蒸汽进行准确计量，一定程度上能提高蒸汽利用率。随着科学技术水平的不断提高，蒸汽的系统化管理也在不断加强，计量工具质量水平也得到日益提升，一般情况下蒸汽流量计量系统可以保持正常运行。例如利用精度较高的蒸汽计量变送器、先进计算机网络技術、带蒸汽计量压力温度补偿以及蒸汽流量计量的系统性测量远件，辅以追踪测量等功能，基本可以满足日常用热企业的计量需求。但是在一些小型生产企业中，存在由于生产不稳定，蒸汽用量时高时低，从而导致蒸汽的流量计量精度偏低，计量器具的故障率较高，使用寿命较短。

二、现阶段蒸汽流量计量中存在的问题

（一）蒸汽流量计量表检定的问题

蒸汽流量计量表检定，蒸汽流量计校验属于能源计量的计量器具，理应定期检定，尤其是用于贸易结算方面，应定期到有资质的机构进行标定。目前大部份蒸汽流量计采用的检定方式都只能做到变送器实物检定，一次传感元件由于受到安装、拆卸、运输等方面原因，不易开展实流检定工作。国内在蒸汽实流检定方面也存在厂家偏少，且大部份都采用的是水流标定方法。因蒸汽在实际使用过程中，不可避免存在着相变的情况，涉及到各种状态（湿饱和、饱和、过热）之间的来回变化，因此，使用水流标定如果在温、压补偿方面未进行修正的话，检定结果将存在一定的误差。

目前山东烟台国家蒸汽流量计量烟台检定站（即国家蒸汽流量站），仅是国内少数使用蒸汽流量计量的检定站，采用的是传统的冷凝称重法，该方法虽然说传统，但可以说是最准确的。但需要将一次传感元件，二次转换、计算等设备都运输到检定站，实际操作中较为复杂，尤其是针对大型传感器来说，实现的可能性基本不大。同时，由于一次传感器都是作为蒸汽使用过程中的关键部份，都是安装在蒸汽管路上，如果拆卸下来送检，用户将面临着没用蒸汽可用的状态。

（二）孔板差压式蒸汽流量计不可避免的存在一些问题

现阶段蒸汽流量计量测量原理基本上可以分为：差压式、磁电式等，其中差压式的应用较为普遍。

以常见的传统孔板差压式流量计为例：

1、由于采用的是直接节流测量差压的原理，其变比较小，仅为三分之一，在实际使用中，如果遇到流量大幅度变化时，就有可能出现测量不准的现象。

2、孔板差压式蒸汽流量计的系统内部零部件较多，经常出现引压管堵塞、受冻、汽化以及引发漏洞的现象，直接影响到测量的准确性，在一定程度上造成仪器仪表的工程量增大，投入的资金量加大，影响生产企业的经济效益。

3、系统结构的节流压损程度较大，若长期使用运行能源消耗会大大增加，并且由于孔板差压式蒸汽流量计的几何原理，运行的两三年内磨损程度较大，锐角变钝导致流量系数逐渐变小，需要在使用过程中不断的进行修正。

4、孔板差压式蒸汽流量计在投退期间，蒸汽管道经常出现的冷凝水现象会导致蒸汽管道产生水垂，一定程度上导致孔板变形。

以上问题都说明了孔板差压式蒸汽流量计在测量精度上很难始终保持稳定准确。虽然随着技术水平的提高，变送器技术的提高、智能化自动化的二次仪表仪器使孔板差压式蒸汽流量计的测量精度大大提高。但是孔板锐角变钝的问题依然无法解决，流量变比小导致测量误差问题很难改善，虽然可以通过修正系数的方式加以解决，但无法做到实时修正，误差的问题始终不可避免。

三、提高蒸汽流量计量的常用解决方法

（一）蒸汽流量计量工作中采用正确的解决方法-传统孔板差压式流量计的改进

1、采用新型的一体化孔板（喷嘴）结构：孔板材质为经过金相热处理的1Cr18Ni9Ti的中厚板，有效降低孔板锐孔磨损和变形（近十年不变形）;孔板与引压管整体出厂，基本避免现场安装影响和跑冒地漏（泄漏点）;孔板与变送器整体装配出厂，从根本上保证流量数据的采集可靠性、准确性;（结构如图）

2、采用具有专利技术的高精度、专用数据处理平台—引入经无数实验验证的多段流量系数，有效拓宽孔板差压流量计的流量测量范围至1：30;因流体流量系数的影响因素较多，同时引入多参量补偿修正（压缩、膨胀系数、孔径比等）;采用国际水蒸气标准密度公式IFC-67，实时快速计算密度补偿值;专用数据处理平台—积算仪同时具备：高精度电流输入通道及高精度电流检测技术

3、流量计安装位置的选择—必须选择工业上能够完全保证单相蒸汽流体的位置（测量管道须比最低管段至少高10mm以上高度），并满足直管段要求，同时辅以相应的工艺配套方案及设备（自动疏水及排气阀）。

工业现场是一个复杂的系统，计量器具的问题由流量计技术来解决;管道工艺的问题有蒸汽管道设备来解决，两者相辅相成。

由于蒸汽使用过程中存在的相变问题，蒸汽流量计量工作中密度补偿起到非常重要的作用。其工作原理是将工作期间的压力以及温度信号引入到蒸汽计量的二次仪表中，蒸汽计量中的二次仪表再利用正确的查表法以及计算公式，准确得出实际工作的蒸汽密度。由于密度是在不断变化的，要采用一定的密度补偿措施进行调整。蒸汽在不同的温度以及压力下，函数关系也会发生不同程度的变化，简单的函数公式很难实现密度的精确测量。要有规范化的计算方法，比如，查表法。将国际上标准的蒸汽密度表存入计算机中，根据蒸汽的实际工作情况，对应温度以及压力值查找出准确密度值。在密度计算过程中，应用数表会首先考虑将过热蒸汽与饱和蒸汽进行判断分离，再根据数表进行查找，数表中的变量数据经过数学内插准确处理，精确度较高。

（二）蒸汽流量计量工作中信息数据采集的科学管理

蒸汽流量计量工作中信息数据管理主要包括信息数据的采集汇总以及数据的分析研究，借助计算机信息技术，逐步实现信息数据管理的智能化以及自动化。将蒸汽工作过程中的压力、流量、蒸汽温度以及密度等信息数据引入到计算机信息系统软件中，计算机自身会将这些数据信息进行自动化实时监控，在一定程度上节省了蒸汽流量计量工作的人力物力以及财力。一是可以最大限度避免抄表员的工作失误。二是蒸汽流量计量仪器仪表的及时追踪能够及时发现问题、解决问题，从根本上减少了蒸汽流量计量工作中的计量损失。

（三）對蒸汽流量计量仪器仪表进行准确的安装和调试

蒸汽流量计量仪器仪表在安装期间要严格按照说明书进行压力表、温度以及流量表的安装。比如，压力变送器的调试过程中，要谨记现场的调零操作。蒸汽温度测量时，要重视热电阻的准确插入深度及插入位置，避免温度仪表上显示温度与实际温度出现误差导致密度测量不准确的现象发生。速度式流量计安装过程中，要重视管道与直管段连接的垫片内径以及垫片的精确位置，尽量减小计量误差。规范化的蒸汽流量计量仪器仪表安装调试对以后的流量计量工作起到很好的促进作用。

四、结语

总而言之，随着国家对节能减排要求的不断加大，蒸汽作为清洁的二次能源，使用的范围将越来越管，作为用热企业的主要成本之一，为减少贸易争端，供用汽双方对蒸汽流量计量工作要求也日益提高。因此，企业要不断加强蒸汽流量计量的管理工作，正确选择蒸汽流量计量测量工具、运用先进的管理理念以及管理措施。在丰富实践经验的基础上，提高蒸汽流量计量的精确度，优化蒸汽能源的利用率，从根本上推动企业的可持续发展。