用涡街流量计测量蒸汽的质量流量

    蒸汽是一种使用最广泛的载热介质,是重要的二次能源。蒸汽流量的测量量大面广,对加强管理、公平贸易、节约能源、提高经济效益等都有着重要意义。

    用涡街流量计测量蒸汽的质量流量是目前人们普遍使用的一种较为成熟的测量方法。

    1　用涡街流量计测量蒸汽质量流量的原理

    涡街流量计是一种体积流量计,即流体雷诺数在一定范围内时,其输出只与体积流量成正比。

    涡街流量计的输出信号有频率信号和模拟信号两种,模拟输出是在频率输出的基础上经f/I转换得到的。这一转换大约要损失0.1%的精确度,所以为获得较高的测量精度,建议用户选用频率输出的涡街流量计。该流量计测量质量流量的表达式为

式中　q_m———质量流量,kg/h;       f———涡街流量计输出频率,脉冲数/秒;       K_t———流量系数,脉冲数/升;       ρ_f———工作状态下的流体密度,kg/m³。

    当被测流体为饱和蒸汽时,若工作状态下的压力为p_f,工作状态下的温度为tf,则可从ρ_f=y1(p_f)或ρ_f=y2(tf)查表求得工作状态下的流体密度,其测量系统如图1所示。

        当被测流体为过热蒸汽时，可从Pf=f（pf，tf）查表求得工作状态下的流体密度，其测量系统如图2所示。

    目前,智能型流量积算仪的EPROM中写入了过热蒸汽密度表ρf=f(pf,tf)和饱和蒸汽密度表ρf=y1(pf)、ρf=y2(tf),可通过用户填写组态菜单选定所查的表格,自动查表计算。

    2　蒸汽相变对流量测量的影响

    蒸汽是一种比较特殊的介质,随着温度和压力的变化,其密度也会发生变化,甚至会产生相变。

    2·1　气相变液相

    过热蒸汽在经过长距离输送后,往往会因为热量损失、温度降低,使其从过热状态进入饱和状态,甚至部分蒸汽冷凝出现相变而变成水滴。这些水滴对流量测量结果有多大影响,下面举例说明。

    有一常用压力为1.0 MPa的过热蒸汽,其流量为q_m(kg/m³),假设经长距离输送后有10%蒸汽冷凝成水滴,令其为q_mL,而保持为气态的部分为q_ms(kg/m³),从定义知,此时湿蒸汽的干度X为

    由于采用温压补偿,所以按照临界饱和状态查表,得到此时的蒸汽(干部分)密度为ρ_s=5.680 8 kg/m³,查水密度表知此时水滴的密度为ρ_L=882.47 kg/m³,显然水滴与蒸汽干部分的体积流量为