蒸汽流量儀表在國內(nèi)外工業(yè)應(yīng)用中研究現(xiàn)狀

蒸汽流量的計量己經(jīng)有100的歷史，從差壓式蒸汽流量計到現(xiàn)在的超聲波式蒸汽流量計己經(jīng)發(fā)展了各種類型的流量計，由于蒸汽流量的計量受限于蒸汽復(fù)雜的物理特性和難于實現(xiàn)的蒸汽流量計量標準裝置，導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)醫(yī)乏，故其發(fā)展相對于其它液體及氣體介質(zhì)的計量要慢得多，計量精度也普遍較低。為此者圍繞著蒸汽流量計開展了大量的工作，以期提高蒸汽流量的計量水平。
　　蒸汽流量儀表的種類很多，但目前，一種形式的蒸汽儀表可以適用于蒸汽測量的所有工況條件，蒸汽流量測量儀表普遍是在氣體流量儀表的基礎(chǔ)上研制而成。由于過熱蒸汽和干飽和蒸汽均為單相流，所以可以將能夠、高壓的氣體測量儀表擴展為蒸汽流量儀表。目前，測量蒸汽流量的儀表主要有標準孔板、噴嘴、文丘里、v錐等差壓式蒸汽流量計，渦街式蒸汽流量計、浮子式蒸汽流量計、分流旋翼式蒸汽流量計、靶式蒸汽流量計、變面積式蒸汽流量計、以及近幾年剛推出的超聲波式和科里奧利質(zhì)量式蒸汽流量計等。對于兩相流的濕蒸汽，國內(nèi)的一些學者也開展了一些相關(guān)的，證實了濕度會給蒸汽的計量帶來誤差，導(dǎo)致其相關(guān)計量儀表精度較差。
　　一、差壓式蒸汽流量計
　　差壓蒸汽流量計在蒸汽計量儀表中占有80%以上的數(shù)量，是目前應(yīng)用   為廣泛的蒸汽流量計，其工作原理是蒸汽通過節(jié)流裝置，在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓差，利用測量的靜壓差和密度得出蒸汽流量。
　　差壓式蒸汽流量計的己有100的歷史，從1912年，   T.R.Weymouth開始采用法蘭取壓測量   氣和蒸汽，就有者發(fā)表用孔板測量水、空氣、蒸汽等介質(zhì)的論文，其中1933年egertok發(fā)表了探究影響蒸汽測量因素的文章，在文章中介紹了如何使用孔板流量計測量蒸汽流量。經(jīng)過上的實驗數(shù)據(jù)的積累，   制定了ANSI/API2530標準，并于1992年修訂，這個標準包含用于指導(dǎo)差壓式流量計測量蒸汽流量計的相關(guān)的參數(shù)的實驗制定。20世紀30年代德國、英國、法國等歐洲   也開展了差壓式流量計測量   氣、蒸汽、水等介質(zhì)的相關(guān)，制定了BS1042標準。ISO(   標準化組織)從1928年開始，針對歐洲和   對差壓式流量計的進行了總結(jié)歸納，并委托法國和英國NEL開展了相關(guān)的實驗，   終形成了ISO5167   標準，并進行了多次的修正，提高了孔板、標準噴嘴、文丘里等差壓式流量計在蒸汽、   氣、液體介質(zhì)中的測量精度，作為標準使用在蒸汽流量的測量中。我國針對蒸汽流量的測量起步相對比較晚，主要借鑒了ISO5167中的內(nèi)容，于1981年制定了GB2624標準，并于2006年重新修訂，用于指導(dǎo)國內(nèi)差壓式流量計的生產(chǎn)和使用。
　　孔板流量計為代表的差壓式流量計應(yīng)用歷史悠久，其優(yōu)點是有   標準，穩(wěn)定，但孔板流量計存在明顯的不足，測量誤差大、安裝與維護麻煩、壓損大、量程比小、運行費用高等是其重要的缺點，影響了蒸汽流量計量精度的提高和發(fā)展，人們也一直尋求研制新型的流量計替代差壓式流量計用于蒸汽流量的計量。因此近幾年來孔板流量計逐漸被渦街、V錐等新興的蒸汽流量計所取代。
　　二、渦街蒸汽流量計
　　為提高蒸汽計量水平，上世紀60年代日本橫河電機株式會社和   Eastech公司均研制了一種、壓損小的渦街流量計，使用于過熱蒸汽流量的計量。由于流體流量與它輸出的頻率信號成正比，并且頻率信號具有對流體組分、密度、壓力、溫度的變化不敏感；量程范圍較寬；無可動部件，；結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護方便，維護費較低等特點，所以頻率信號被廣泛應(yīng)用于計量和工業(yè)過程控制中，并在80年代后了大量的推廣和使用，但渦街流量計一直缺乏在蒸汽介質(zhì)上的測試數(shù)據(jù)，于對渦街流量計的
　　結(jié)構(gòu)形式、信號處理、流量量程的拓展、管道的安裝條件等方面進行，提高了渦街流量計的在液體和空氣中測量精度，但沒有針對蒸汽介質(zhì)方面的報道，近幾年有人對其在蒸汽上的測量精度提出了質(zhì)疑。但是應(yīng)該看到，渦街流量計尚屬發(fā)展中的流量計，無論其理論基礎(chǔ)還是實踐經(jīng)驗都有待完善，還有許多工作需要探索、充實。近年來，工作者針對渦街流量計開展了大量的，并取得了   成果。
　　針對渦街流量計，相關(guān)的人員還開展了渦街信號的分析與處理、數(shù)字渦街產(chǎn)品的、渦街流量計傳感器位置的以及渦街流量計應(yīng)用于兩相流測量的，通過這些拓寬了渦街流量計的應(yīng)用和測量的范圍。
　　雖然渦街流量計的取得了較大的進展，但同時也暴露出了一些不足，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
　　(1)渦街流量計的理論基礎(chǔ)還很薄弱
　　渦街流量計在應(yīng)用中，是使用在封閉管道中，流場具有三維不均勻性。但目前對旋渦脫落理論的是在氣體風洞均勻流場中進行分析的，而在封閉管道中流場的旋渦分離規(guī)律與均勻流場中相比不   相同，因此需要從流量計實際應(yīng)用條件下出發(fā)，建立符合實際工作流場工況的漩渦脫落理論，以便為渦街流量計的設(shè)計提供   為合理的理論依據(jù)。
　　(2)渦街流量計缺乏蒸汽介質(zhì)下的實驗
　　渦街流量計主要應(yīng)用于蒸汽流量的計量，但其在蒸汽流量計量中特性的，受蒸汽實流檢測裝置難于實現(xiàn)、運行成本高、   性差等局限的限制，在實際工作中使用了基于低溫、低雷諾數(shù)的水或者空氣為介質(zhì)流體來進行實驗測量和理論分析。這種認為渦街流量計不受流體介質(zhì)種類影響的假設(shè)缺乏實驗數(shù)據(jù)的支持，并且對低粘度、高流速、高溫、高雷諾數(shù)等工況也缺乏蒸汽介質(zhì)下的實驗。
　　三、V錐蒸汽流量計
　　V錐流量計   早是由   的McCrometer在20世紀80年代中期研制生產(chǎn)，是一種差壓式流量計，主要包括測量管型、維夫Wafer型以及插入式型三種結(jié)構(gòu)形式。
　　V錐流量計主要由V型錐體、導(dǎo)壓管、差壓變送器、流量積算儀等部件組成。測量管型口徑范圍一般為15mm~900mm，精度較高，為目前主要使用的結(jié)構(gòu)形式；Wafee型口徑范圍一般為15mm~150mm，精度較低，但安裝方便；插入式口徑范圍一般為150mm~1800mm，主要用于大口徑流量測量。
　　四、其它蒸汽流量計
　　在蒸汽流量計量的發(fā)展中還出現(xiàn)了阿牛巴、浮子式、均速管等流量儀表，它們均采用差壓式流量計工作的原理，由于其測量精度比較低，量程范圍小，缺乏相關(guān)的實驗理論，因而在市場上應(yīng)用比較少，但這些流量計安裝方便，體積小，在大口徑計量中使用相對比較多一些。分流旋翼式流量計在80年代初開始使用，是一種主要用于測量飽和蒸汽和微過熱蒸汽的機械式流量計，其制造成本低，但由于其精度低、易損壞等缺點，現(xiàn)在己經(jīng)逐漸的被淘汰出市場。近幾年，西門子研制了超聲波式蒸汽流量計，Tombs推出了科里奧利式蒸汽質(zhì)量流量計，這些流量計用于液體或其它氣體上精度比較高，使用經(jīng)驗也比較豐富，但使用在高溫、高壓的蒸汽流量的測量上還不是很成熟，其計量性能還有待于進一步的與。