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(jì)量己經(jīng)有100的歷史，從差壓式蒸汽流量計(jì)到現(xiàn)在的超聲波式蒸汽流量計(jì)己經(jīng)發(fā)展了各種類型的流量計(jì)，由于蒸汽流量的計(jì)量受限于蒸汽復(fù)雜的物理特性和難于實(shí)現(xiàn)的蒸汽流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)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(jì)量要慢得多，計(jì)量精度也普遍較低。為此者圍繞著蒸汽流量計(jì)開展了大量的工作，以期提高蒸汽流量的計(jì)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(kuò)展為蒸汽流量儀表。目前，測量蒸汽流量的儀表主要有標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴、文丘里、v錐等差壓式蒸汽流量計(jì)，渦街式蒸汽流量計(jì)、浮子式蒸汽流量計(jì)、分流旋翼式蒸汽流量計(jì)、靶式蒸汽流量計(jì)、變面積式蒸汽流量計(jì)、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(jì)等。對于兩相流的濕蒸汽，國內(nèi)的一些學(xué)者也開展了一些相關(guān)的，證實(shí)了濕度會(huì)給蒸汽的計(jì)量帶來誤差，導(dǎo)致其相關(guān)計(jì)量儀表精度較差。
　　一、差壓式蒸汽流量計(jì)
　　差壓蒸汽流量計(jì)在蒸汽計(jì)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(jì)，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(jì)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(jì)測量蒸汽流量。經(jīng)過上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，   制定了ANSI/API2530標(biāo)準(zhǔn)，并于1992年修訂，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包含用于指導(dǎo)差壓式流量計(jì)測量蒸汽流量計(jì)的相關(guān)的參數(shù)的實(shí)驗(yàn)制定。20世紀(jì)30年代德國、英國、法國等歐洲   也開展了差壓式流量計(jì)測量   氣、蒸汽、水等介質(zhì)的相關(guān)，制定了BS1042標(biāo)準(zhǔn)。ISO(   標(biāo)準(zhǔn)化組織)從1928年開始，針對歐洲和   對差壓式流量計(jì)的進(jìn)行了總結(jié)歸納，并委托法國和英國NEL開展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，   終形成了ISO5167   標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了多次的修正，提高了孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、文丘里等差壓式流量計(jì)在蒸汽、   氣、液體介質(zhì)中的測量精度，作為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，并于2006年重新修訂，用于指導(dǎo)國內(nèi)差壓式流量計(jì)的生產(chǎn)和使用。
　　孔板流量計(jì)為代表的差壓式流量計(jì)應(yīng)用歷史悠久，其優(yōu)點(diǎn)是有   標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定，但孔板流量計(jì)存在明顯的不足，測量誤差大、安裝與維護(hù)麻煩、壓損大、量程比小、運(yùn)行費(fèi)用高等是其重要的缺點(diǎn)，影響了蒸汽流量計(jì)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(jì)替代差壓式流量計(jì)用于蒸汽流量的計(jì)量。因此近幾年來孔板流量計(jì)逐漸被渦街、V錐等新興的蒸汽流量計(jì)所取代。
　　二、渦街蒸汽流量計(jì)
　　為提高蒸汽計(jì)量水平，上世紀(jì)60年代日本橫河電機(jī)株式會(huì)社和   Eastech公司均研制了一種、壓損小的渦街流量計(jì)，使用于過熱蒸汽流量的計(jì)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(dòng)部件，；結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便，維護(hù)費(fèi)較低等特點(diǎn)，所以頻率信號被廣泛應(yīng)用于計(jì)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(jì)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(jì)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(jìn)行，提高了渦街流量計(jì)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(bào)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(jì)尚屬發(fā)展中的流量計(jì)，無論其理論基礎(chǔ)還是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都有待完善，還有許多工作需要探索、充實(shí)。近年來，工作者針對渦街流量計(jì)開展了大量的，并取得了   成果。
　　針對渦街流量計(jì)，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(jì)傳感器位置的以及渦街流量計(jì)應(yīng)用于兩相流測量的，通過這些拓寬了渦街流量計(jì)的應(yīng)用和測量的范圍。
　　雖然渦街流量計(jì)的取得了較大的進(jìn)展，但同時(shí)也暴露出了一些不足，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
　　(1)渦街流量計(jì)的理論基礎(chǔ)還很薄弱
　　渦街流量計(jì)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(fēng)洞均勻流場中進(jìn)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(jì)實(shí)際應(yīng)用條件下出發(fā)，建立符合實(shí)際工作流場工況的漩渦脫落理論，以便為渦街流量計(jì)的設(shè)計(jì)提供   為合理的理論依據(jù)。
　　(2)渦街流量計(jì)缺乏蒸汽介質(zhì)下的實(shí)驗(yàn)
　　渦街流量計(jì)主要應(yīng)用于蒸汽流量的計(jì)量，但其在蒸汽流量計(jì)量中特性的，受蒸汽實(shí)流檢測裝置難于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行成本高、   性差等局限的限制，在實(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量和理論分析。這種認(rèn)為渦街流量計(jì)不受流體介質(zhì)種類影響的假設(shè)缺乏實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)。
　　三、V錐蒸汽流量計(jì)
　　V錐流量計(jì)   早是由   的McCrometer在20世紀(jì)80年代中期研制生產(chǎn)，是一種差壓式流量計(jì)，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(jì)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(jì)
　　在蒸汽流量計(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)理論，因而在市場上應(yīng)用比較少，但這些流量計(jì)安裝方便，體積小，在大口徑計(jì)量中使用相對比較多一些。分流旋翼式流量計(jì)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(jī)械式流量計(jì)，其制造成本低，但由于其精度低、易損壞等缺點(diǎn)，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(jì)，Tombs推出了科里奧利式蒸汽質(zhì)量流量計(jì)，這些流量計(jì)用于液體或其它氣體上精度比較高，使用經(jīng)驗(yàn)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(jì)量性能還有待于進(jìn)一步的與。