摘要：根據(jù)洛陽石化動力部外送低壓蒸汽的工藝條件及設(shè)施情況，分析了大口徑寬流量條件下低壓蒸汽計量中畢托巴流量計、渦街流量計和一體化節(jié)流式流量計各自的原理和特點(diǎn)，通過比較，確定畢托巴流量計更加適合該項目的蒸汽計量，同時針對生產(chǎn)實際和現(xiàn)場情況，對畢托巴流量計的使用提出相應(yīng)的建議。

洛陽石化動力部外送低壓蒸汽是我廠蒸汽管網(wǎng)的重要產(chǎn)出方，其計量精準(zhǔn)與否直接影響到各裝置達(dá)標(biāo)和經(jīng)濟(jì)核算，尤其SMES3.0能源計量模塊上線運(yùn)行后，對計量器具的計量準(zhǔn)確性提出了新的要求。動力部外送低壓蒸汽管線為DN700的大管徑，外送蒸汽量因生產(chǎn)調(diào)整會造成流量從lO～150t/h之間的波動，原有的流量計已不能滿足企業(yè)經(jīng)濟(jì)核算的要求，準(zhǔn)備利用2015年大檢修之機(jī)進(jìn)行更新，以提高計量準(zhǔn)確度，因此，選擇一臺能保證大口徑寬流量工藝條件的流量計成為當(dāng)務(wù)之急。

1、選型條件

1.1 蒸汽計量的特點(diǎn)

蒸汽作為重要的載能工質(zhì)，在石油、化工、冶金以及城鎮(zhèn)供熱行業(yè)中廣泛應(yīng)用。由于蒸汽物性的特殊性，長期以來一直是能源計量工作中的重中之重，蒸汽計量有以下特點(diǎn)：

①蒸汽干度的修正及其可能出現(xiàn)的汽水兩相流測量問題，對于相流經(jīng)常變化的蒸汽，使用目前流量儀表測量流量，不易做到準(zhǔn)確計量。

②因生產(chǎn)調(diào)整和工藝條件變化，蒸汽量波動幅度較大，計量儀表的性能難以適應(yīng)。

③隨著溫度和壓力的變化，蒸汽物理性質(zhì)變化較大，給準(zhǔn)確計量帶來困難。

④蒸汽在工業(yè)生產(chǎn)所用能源中屬較貴的能源，對單位經(jīng)濟(jì)核算影響較大。

1.2 動力部外送蒸汽的工藝參數(shù)

動力部外送蒸汽工藝參數(shù)見表1。

2、流量計選型與分析

根據(jù)項目輸送蒸汽的性質(zhì)和工藝操作參數(shù)，以及蒸汽計量廣泛選擇的流量計型號，初步確定可以選擇的流量計有畢托巴流量計、渦街流量計和一體化節(jié)流式流量計，以下對三種流量計的原理及特點(diǎn)做以分析比較。

2.1 畢托巴流量計

畢托巴流量計是采用皮托管原理提取管道中心流體流速(全壓-靜壓=動壓)再換算成流體體積流量與質(zhì)量流量的差壓式流量計。皮托管原理早就廣泛應(yīng)用在航天航空業(yè)中，如：飛機(jī)風(fēng)洞的測試和檢測、飛機(jī)發(fā)動機(jī)氣體動力測試、飛機(jī)飛行速度的測速桿等，技術(shù)成熟。

2.1.1 組成和工作原理

畢托巴流量計將探針插入管道中心，總壓孔對正流體的來流方向，靜壓孔對正流體的去流方向，總壓與靜壓之差即為管道中心的實測差壓，再由該探針的風(fēng)洞標(biāo)定曲線擬合出該點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差壓，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差壓來計算流體的流量。同時還需用壓力變送器測出流體壓力，用熱電阻溫度計測出流體溫度，把標(biāo)準(zhǔn)差壓信號、壓力信號、溫度信號同時引入單片機(jī)構(gòu)成的流量積算儀或直接接入DCS系統(tǒng)，一方面對探針的流量方程進(jìn)行解算，再一方面對蒸汽進(jìn)行壓力、溫度補(bǔ)償，以保證測量精度，并用數(shù)字顯示出差壓、壓力、溫度、瞬時流量、累積流量、熱量、速度等參數(shù)。

2.1.2 畢托巴流量計的優(yōu)點(diǎn)

①準(zhǔn)確度高。蒸汽測量*高可達(dá)0.5級；

②可靠性高。因探針的構(gòu)造非常簡單，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，導(dǎo)壓管內(nèi)介質(zhì)不流動，雜物不容易進(jìn)去，所以能長時間保持測量精度；

③測量范圍廣。流量在0.2～50000t/h都可以精確測量。對低流速、小流量、大管徑測量效果尤佳；

④安裝簡便。只需在管道合適的位置上打一個相當(dāng)?shù)目祝岩淮卧结槻迦牍艿乐行?，即可方便地進(jìn)行安裝；

⑤壓力損失小，一次元件傳感器是Φ20mm～Φ55mm不銹鋼制成，其截面積很小，在介質(zhì)管道中幾乎是無壓力損失，與孔板等節(jié)流裝置相比較具有明顯的節(jié)能效果；

⑥現(xiàn)場安裝不要求商管段。

2.1.3 畢托巴流量計的缺點(diǎn)

①價格高，性價比低；

②引壓管沒有不積冷凝水沒置和防凍設(shè)置。

2.2 渦街流量計

2.2.1 組成和工作原理

渦街流量計屬于體積流量計。

渦街流量計是應(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過旋渦發(fā)生體后會產(chǎn)生正比于流速的旋渦，由此可算出流體的流量。流量與旋渦頻率的關(guān)系，可用下式表示：

V=f/k

式中：f為旋渦的個數(shù)；k為儀表系數(shù)；V為流過流體的體積。

2.2.2 渦街流量計用于蒸汽計量的主要優(yōu)點(diǎn)

①結(jié)構(gòu)簡單而牢固無可動部件，可靠性高，長期運(yùn)行十分可靠；

②安裝簡單，維修十分方便；

③輸出是與流量成正比的脈沖信號，無零點(diǎn)漂移，精度高；

④壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能；

⑤測量范圍寬，量程比可達(dá)1：10；

⑥應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。

2.2.3 渦街流量計用于蒸汽計量的缺點(diǎn)

①要求被測量介質(zhì)的流動雷諾數(shù)下限較高，氣體流速一般應(yīng)大于4m/s，流速過低時會造成測量精度降低甚至小流量不計量；

②對振動較敏感，在強(qiáng)烈振動的環(huán)境下工作，會影響測量精度；

③對被測量介質(zhì)的潔凈度要求較高，不適宜測量對頻率信號檢測器造成嚴(yán)重污染的臟污流體。

2.3 一體化節(jié)流式流量計

2.3.1 一體化節(jié)流式流量計結(jié)構(gòu)和工作原理

一體化節(jié)流式流量計結(jié)構(gòu)，如圖1所示 。

一體化節(jié)流式流量計是將節(jié)流裝置和差壓變送器做成一體，由差壓變送器輸出4～20mA差壓信號，可測量多種介質(zhì)(液體、氣體、蒸汽)，設(shè)計了防凍式隔離器，簡化了流量計結(jié)構(gòu)，便于安裝。一體化節(jié)流式流量計可采用多種節(jié)流件，常用ISA1932標(biāo)準(zhǔn)噴嘴及標(biāo)準(zhǔn)孔板。

配置智能化差壓變送器和帶通訊功能的流量顯示設(shè)備的一體化節(jié)流式流量計，可通過HART協(xié)議實現(xiàn)寬量程比檢測，流量測量范圍度可達(dá)到6：l～10：1或更寬。

充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低，在節(jié)流件前后產(chǎn)生了靜壓力差(或差壓)。流體的流速愈大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的差壓也愈大。因此通過測量差壓的方法可測量流量。

2.3.2 一體化節(jié)流式流量計用于蒸汽計量的優(yōu)點(diǎn)

①測量范圍寬約為10：1；

②優(yōu)先選定值IS01932噴嘴，壓損小(同流量，同β值情況下，為孔板的60％)，檢定周期長(是孔板的4倍)；

③引壓管不積存冷凝水；

④采用**技術(shù)-防凍隔離器，不需伴熱、保溫和隔離器，節(jié)約能源；

⑤介質(zhì)適用性強(qiáng)(特別適用于蒸汽流量測量)，動態(tài)性能好，結(jié)構(gòu)簡單，故障率低，安裝維護(hù)簡便。

2.3.3 一體化節(jié)流式流量計用于蒸汽計量的缺點(diǎn)

①上下游直管段應(yīng)是圓形，內(nèi)壁光滑，其內(nèi)徑與流量計標(biāo)稱內(nèi)徑相同；

②一體化節(jié)流式流量計必須垂直安裝在與其公稱通徑相應(yīng)的水平管道上，一體化節(jié)流式流量計在測量管線上游側(cè)和下游側(cè)應(yīng)配置一定長度的直管段。

2.4 流量計的選型分析

根據(jù)三種流量計的特點(diǎn)，從測量精確度、測量范圍、壓力損失、抗干擾能力及運(yùn)行維護(hù)等方面進(jìn)行比較，如表2所示。

由于被測介質(zhì)管徑較大(DN700)，工作流量范圍寬(10～150t/h)，渦街流量計和一體化節(jié)流式流量計在低流量時保證測量的準(zhǔn)確性方面差一些，會造成一定的測量誤差，而畢托巴流量計測量范圍較寬，既能夠保證小流量時準(zhǔn)確測量，又能滿足大流量的準(zhǔn)確測量，同時在大管徑上的安裝也較易實現(xiàn)。

參照其他企業(yè)畢托巴流量計測量低壓蒸汽的成功經(jīng)驗，如表3所示，確定該低壓蒸汽計量采用的流量計為遼寧畢托巴科技有限公司生產(chǎn)的畢托巴蒸汽流量計。

在運(yùn)行過程中也要關(guān)注：

①管線吹掃或打靶時應(yīng)關(guān)閉引壓閥閥門，以保護(hù)流量計，保證在正常生產(chǎn)過程中的準(zhǔn)確測量；

②由于該流量計沒有引壓管防止冷凝水設(shè)置，現(xiàn)場應(yīng)加伴熱。

3、工業(yè)使用情況

2015年11月上旬，利用公司停工檢修的機(jī)會，我們安裝了遼寧畢托巴科技有限公司生產(chǎn)的畢托巴蒸汽流量計，經(jīng)過調(diào)試、組態(tài)等相關(guān)工作以后，至3月開始，蒸汽系統(tǒng)低壓蒸汽外供量以該計量表(FT414)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，表4為我公司2016年1-6月份蒸汽準(zhǔn)確率情況。

從表4可以看出，該蒸汽計量表(FT414)投用后，隨著蒸汽計量準(zhǔn)確度的提高，洛陽石化公司低壓蒸汽管網(wǎng)差率有效下降，目前該表運(yùn)行良好。

4、結(jié)束語

通過該工程蒸汽使用流量計的選型與分析，可確定畢托巴流量計在大口徑寬流量蒸汽的計量中有明顯的優(yōu)勢，為蒸汽交接計量提供較好的計量方案，但在具體的計量中，需要注意該流量計沒有引壓管防止冷凝水設(shè)置的情況，做好設(shè)備伴熱和季節(jié)變換時的巡查工作，從而確保蒸汽計量的準(zhǔn)確可靠。