氣體流量檢測(cè)是工業(yè)測(cè)量的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。 孔板、噴嘴等傳統(tǒng)差壓式流量計(jì)由于先天結(jié)構(gòu)的缺陷, 實(shí)際應(yīng)用效果很不理想：如流出系數(shù)不穩(wěn)定、線性差, 易積污、壓損大、量程比小, 特別是對(duì)直管段的要求在實(shí)際使用中很難滿足。尤其是雜質(zhì)較多的混合煤氣和高溫高壓的蒸汽流量檢測(cè)一直是流量測(cè)量的難點(diǎn)。我們?cè)褂眠^(guò)孔板、 超聲波流量計(jì)、渦街流量計(jì)、威力巴流量計(jì)等測(cè)量混合煤氣和蒸汽, 但應(yīng)用效果都很不理想, 且問(wèn)題頻出, 例如數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定、波動(dòng)大、 易臟污、難清理、計(jì)量異議多等。采用蒸汽流量計(jì)后, 流量檢測(cè)取得了很好的應(yīng)用效果, 解決了困擾生產(chǎn)的諸多計(jì)量難題, 因此蒸汽流量計(jì)在濟(jì)鋼的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
1、部分常用流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)：
1. 1、威力巴流量計(jì)：
威力巴流量計(jì)是一種差壓式流量檢測(cè)儀表。 其優(yōu)點(diǎn)有:
（1）適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng), 在干凈介質(zhì)中運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
（3）可在線安裝、維護(hù)。
（4）幾乎無(wú)壓力損失。
缺點(diǎn)有:
（1） 適應(yīng)性差, 不適合臟污介質(zhì)的測(cè)量, 取壓管路易堵塞。
（2）不能測(cè)量雙向流和脈動(dòng)流流量。
（3）選型條件要求嚴(yán)格。
目前, 威力巴流量計(jì)在濟(jì)鋼的應(yīng)用較少。
1. 2、渦街流量計(jì)：
渦街流量計(jì)是根據(jù) “卡門(mén)渦街” 原理制造的一種流體振蕩型流量?jī)x表。其優(yōu)點(diǎn)有:
（1）適應(yīng)性較強(qiáng), 可測(cè)量一般的臟污介質(zhì)和混合氣體。
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 無(wú)可動(dòng)部件。
（3）量程下限低, 量程范圍寬。
（4）壓力損失小。
缺點(diǎn)有:
（1）氣體介質(zhì)含塵、含油量大時(shí)可能導(dǎo)致旋渦發(fā)生體變形, 影響測(cè)量結(jié)果。
（2）不能測(cè)量雙向流和脈動(dòng)流流量。
（3）不能在線安裝。
（4）屬于速度式流量?jī)x表, 需要溫度、壓力補(bǔ)償。
目前, 渦街流量計(jì)在濟(jì)鋼的應(yīng)用比較少, 其他流量計(jì)如孔板、文丘利管、噴嘴、超聲波流量計(jì)等在濟(jì)鋼的應(yīng)用也很少, 這里就不一一列舉闡述。
2、蒸汽流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理：
蒸汽流量計(jì)與其他差壓式流量計(jì)原理相同, 都遵循封閉管道中流體質(zhì)量守恒和能量守恒定律, 蒸汽流量計(jì)是通過(guò)管道中心軸線處的流體節(jié)流件達(dá)到流體的均速測(cè)量效果, 蒸汽流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。
圖：蒸汽流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
蒸汽流量計(jì)的管道中心處懸掛著一個(gè)V形錐體 ( 也叫V錐) , 當(dāng)流體經(jīng)錐體后速度加快, 動(dòng)能增加, 這部分增加的動(dòng)能是由錐體下游靜能 ( 壓力) 的下降而轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的, 即V形錐的下游會(huì)形成一個(gè)低壓帶。流體的流量與其流經(jīng)V形錐前后所產(chǎn)生的差壓形成一定的關(guān)系。這便是基于封閉管道中能量相互轉(zhuǎn)換的伯努利定理的應(yīng)用。關(guān)系如下:
基本流量方程為:
可化簡(jiǎn)為實(shí)用流量方程:
3、蒸汽流量計(jì)的主要特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：
蒸汽流量計(jì)與孔板、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、威力巴流量計(jì)的應(yīng)用相比, 其特點(diǎn)顯著, 優(yōu)勢(shì)明顯, 現(xiàn)將應(yīng)用情況 總結(jié)如下。
3. 1、對(duì)流體的均速作用：
蒸汽流量計(jì)的流量測(cè)量公式與其他差壓式儀表相似, 但幾何結(jié)構(gòu)卻截然不同。懸掛在管道中的V型錐體, 迫使流體中心部分的流體包圍著V型錐體流過(guò), 管壁附近的流速逐漸加快, 從而達(dá)到使流速 “均化”的效果。其他差壓流量計(jì)的中心處是空的, 不能使流速 “均化”。這是蒸汽流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)之一, 使得流體在低速時(shí)仍能產(chǎn)生足夠的差壓, 而傳統(tǒng)的差壓儀表可能早已不能測(cè)量。 這種幾何上的設(shè)計(jì)使其具有傳統(tǒng)差壓流量計(jì)所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。蒸汽流量計(jì)的信號(hào)干擾非常低, 在低流量、低差壓的情況下, 仍能保持較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。
3. 2、強(qiáng)抗干擾能力：
流體在管道內(nèi)流動(dòng)遇到阻礙物會(huì)產(chǎn)生 “卡曼旋渦”現(xiàn)象, 這對(duì)于差壓式儀表屬于有害干擾, 而蒸汽流量計(jì)的結(jié)構(gòu)是邊壁節(jié)流, 節(jié)流件后部產(chǎn)生的干擾流分布是等量相反而相互抵消, 因此干擾很小, 這就是蒸汽流量計(jì)在低流量低差壓時(shí)還能保持較高測(cè)量精度和重復(fù)性的原因。
3. 3、無(wú)苛刻的直管段要求：
直管段長(zhǎng)度的要求是制約許多流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題, 蒸汽流量計(jì)通過(guò)中心懸掛的流線形錐體能重塑流速曲線, 在緊靠流體上游和下游較窄的區(qū)域內(nèi), 將流速不規(guī)則的流體直接整流成理想流體, 可以獲得很高的測(cè)量精度而不需要長(zhǎng)直管段整流, 因此, 只需極短的直管段就能取得準(zhǔn)確的測(cè)量值, 這也是蒸汽流量計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)所在。
3. 4、具有自清潔功能和防堵專利技術(shù)：
流體在管道中流動(dòng), 因管壁的阻力流體在管壁處的流速最慢, 流體中雜質(zhì)臟污顆粒容易沉積在管壁上。但當(dāng)流體接近V型錐體時(shí), 管道中央流速變慢, 管壁附近流速逐漸加快, 在到達(dá)節(jié)流件測(cè)量的關(guān)鍵部位時(shí)流速最快, 從而對(duì)管壁、節(jié)流件表面附近形成了吹掃沖刷作用, 因此雜質(zhì)不會(huì)在錐體附近沉積。這一特性決定了流量計(jì)長(zhǎng)期使用不易堵、基本免維護(hù)。蒸汽流量計(jì)由于具有可控加熱、多孔取壓和噴涂特殊材料等專利技術(shù), 因此具有極強(qiáng)的自清潔和防堵功能。
3. 5、相對(duì)壓損小：
一般流量計(jì)測(cè)量時(shí)壓力損失較大, 蒸汽流量計(jì)由于采用 “逐漸節(jié)流方式”工作, 完全不同于孔板等傳統(tǒng)儀表 “突然節(jié)流”的工作方式, 壓損很小, 壓力損失僅為孔板的1 /3, 比傳統(tǒng)儀表有很大的優(yōu)越性。
3. 6、耐磨損, 長(zhǎng)期穩(wěn)定性好：
由于蒸汽流量計(jì)的節(jié)流錐體下游邊緣是鈍角, 流動(dòng)時(shí)形成邊界層, 使流體離開(kāi)了節(jié)流緣, 帶有雜質(zhì)的流體不易磨損節(jié)流緣, 其 β 值長(zhǎng)期不變, 使節(jié)流體無(wú)需重復(fù)標(biāo)定, 具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。而孔板等流量計(jì)投用一段時(shí)間后, 邊緣容易磨損, 導(dǎo)致 β 值改變, 出現(xiàn)測(cè)量偏差。
3. 7、適應(yīng)性強(qiáng)：
與濟(jì)鋼目前使用的其他類(lèi)型流量計(jì)相比, 蒸汽流量計(jì)由于特殊的節(jié)流體構(gòu)造, 應(yīng)用范圍廣泛, 可測(cè)蒸汽、煤氣、各種混合氣體和其他液體等。 蒸汽流量計(jì)工作溫度可達(dá)500 ℃, 可測(cè)量雷諾數(shù)為8 000 - 1 × 107。蒸汽流量計(jì)的信號(hào)干擾非常低, 它在低流量、低差壓的情況下, 仍能保持較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性, 因此, 蒸汽流量計(jì)適應(yīng)性非常強(qiáng), 應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
