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1.寬量程問題
我們都知道，引起差壓式流量計誤差因素雖然很多，但諸如直管段條件、安裝條件等都可通過設(shè)計與施工予以保證。但在蒸汽輸送過程中，實際流量范圍往往無法準(zhǔn)確確定，在熱負(fù)荷變化大的情況下，使流量計長時間工作在測量范圍以外，這樣就造成了很大的測量誤差。因此，在設(shè)計差壓式蒸汽流量計量系統(tǒng)時，應(yīng)考慮使用具有寬量程補償運算功能的計量系統(tǒng)，對節(jié)流件流出系數(shù)C、可膨脹性系數(shù)ε等中間參數(shù)的實時計算是解決寬量程的關(guān)鍵。
差壓式蒸汽流量計流量計算公式為
式中：qv———體積流量，m3/s；C———流出系數(shù)；ε———可膨脹性系數(shù)；d———節(jié)流件開孔直徑，m；β———直徑比（β=d/D，D為管道內(nèi)徑）；ρ1———被測流體密度，kg/m3；Δp———差壓，Pa。
其中：按GB/T2624-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》孔板流出系數(shù)C的計算式為
式中：k———等熵指數(shù)；p1、p2———節(jié)流件前后的壓力，Pa。
傳統(tǒng)的差壓式流量計是將流出系數(shù)C和可膨脹性系數(shù)ε視為定值（C和ε由專門的節(jié)流裝置設(shè)計計算軟件計算得到），置入現(xiàn)場的流量積算儀。圖1是一臺孔板流出系數(shù)曲線：
圖1曲線表明：當(dāng)ReD=3×104，C=0.6101；ReD=1×104，C=0.6176；平均值C=0.6139，即ReD在3×104～1×104范圍內(nèi)（3∶1）時，其不確定度為0.61%。
當(dāng)ReD=5×104，C=0.6081；ReD=5×103，C=0.6264；平均值C=0.6173，即ReD在5×104～5×103范圍內(nèi)（10∶1）時，其不確定度為1.5%，遠(yuǎn)不能滿足用于貿(mào)易結(jié)算的一級表對不確定度的要求。同樣，可膨脹性系數(shù)ε在超測量范圍情況下，所引起的測量不確定度更不容忽視，例如，一臺角接取壓孔板流量計（D=100mm，β=0.5）測量過熱蒸汽（壓力=4MPa，溫度=400℃），ReD在2.8×105～28×105（介質(zhì)流速：5.2m/s～52m/s）范圍內(nèi)，可膨脹系數(shù)ε的不確定度為3.0%。因此，要實現(xiàn)寬量程測量，就必須對流出系數(shù)C和可膨脹性系數(shù)ε進行實時計算。
由式（2）可以看出流出系數(shù)C的計算很復(fù)雜。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出了計算流出系數(shù)C的迭代方法，所以流量積算儀表必須具有高速、高精度的運算功能和比較大的存貯空間，以完成這些復(fù)雜的中間參數(shù)的補償運算。
智能化寬量程的差壓變送器和補償功能更為完善的流量計算機的問世，使我們能擁有寬量程的智能化差壓式流量計成為可能。歸納起來它應(yīng)具備以下條件：
1.智能化的寬量程差壓變送器（差壓范圍為100∶1）；2.差壓變送器與流量計算機之間數(shù)字通信（如Hart協(xié)議）除能滿足全量程差壓信號傳遞的準(zhǔn)確性，而且能夠自動遷移測量范圍；3.流量計算機可根據(jù)溫度、壓力等工況參數(shù)實時計算流出系數(shù)C、可膨脹性系數(shù)ε等，從而實現(xiàn)對工況流量進行修正。符合上述條件的寬量程智能化差壓式流量計，在滿足準(zhǔn)確度同時，流量測量范圍可真正達到10∶1，必要時可采用具有自動切換功能的雙差壓變送器系統(tǒng)，以克服低差壓信號所引起的誤差，并進一步拓寬測量范圍。差壓式流量計的這一飛躍是多項技術(shù)進步的成果，它改變了人們對傳統(tǒng)差壓式流量計的認(rèn)識。
2.蒸汽密度問題
對于蒸汽的流量測量，人們都知道要進行壓力和溫度補償。但是由于對蒸汽性質(zhì)的復(fù)雜程度了解不夠，在整套測量系統(tǒng)中，往往只重視差壓、溫度、壓力信號的準(zhǔn)確與否，并盡量使用高精度的變送器，而忽略了密度在測量中的重要地位，從式（1）中可以看出，密度與差壓在測量中是處于同等地位的。和一般通用氣體相比，在計算水蒸氣流量時有3個難點：
（1）密度的確定。水蒸氣的性質(zhì)與理想氣體大不相同，應(yīng)視為實際氣體。蒸汽的物理性質(zhì)較理想氣體要復(fù)雜得多，故不能用簡單的數(shù)學(xué)式子加以描述，在以往的工程計算中，凡涉及蒸汽的狀態(tài)參數(shù)數(shù)值，大都從蒸汽表中查出。把蒸汽參數(shù)表裝入儀表中，數(shù)據(jù)量很大。
（2）蒸汽在應(yīng)用過程中由于參數(shù)的變化，會發(fā)生狀態(tài)變化。如過熱蒸汽變?yōu)轱柡驼羝?，飽和蒸汽變?yōu)檫^熱蒸汽。所以必須先判別蒸汽的狀態(tài)（是飽和蒸汽還是過熱蒸汽），再查不同的數(shù)表或用不同的公式計算。
（3）欠飽和蒸汽含有飽和水，是兩相流。要準(zhǔn)確測量蒸汽流量還必須知道干度。而干度測量難度很大，國外已有一些研究成果，但未見普遍推廣應(yīng)用，國內(nèi)目前仍處于研究階段。
通常有以下兩種蒸汽密度的確定方法：①查表法：把蒸汽密度表裝入計算機中，根據(jù)工況的溫度、壓力，從表中查出相應(yīng)的密度值。目前，流量類二次顯示儀表（系統(tǒng)）中蒸汽流量密度的計算，有相當(dāng)數(shù)量的儀表采用的是簡單的數(shù)學(xué)表達式或單一對應(yīng)查表法（只根據(jù)溫度或壓力，缺乏狀態(tài)判斷），其準(zhǔn)確度往往不能滿足要求。
②計算法：
a.自己擬合公式（或者出版物給出的公式）。
b.烏卡諾維奇公式。
c.IFC1967公式。
目前，我公司蒸汽計量中密度的確定方法是上述兩種情況并存：進出公司及二級單位的蒸汽計量大多采用二次表查表法，而二級單位內(nèi)部蒸汽計量由于多數(shù)未使用二次表（大多在DCS上進行密度補充），使用計算法較多，且采用的公式也未統(tǒng)一，計算出的密度的不確定度較大。
3.能量計量問題
我公司能源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能源分布縱橫交錯。尤其是蒸汽，涉及多種能級，以往蒸汽流量測量采用間接式質(zhì)量測量法（單位：t/h）。但是蒸汽在其生產(chǎn)和輸送過程中，溫度、壓力狀態(tài)的變化是難以避免的，加上季節(jié)、天氣和用戶負(fù)荷變化的影響，其品質(zhì)即所含實際熱焓因輸送距離的長短而不同，這就使蒸汽流量計量容易失準(zhǔn)，尤其是對蒸汽的末端用戶影響較大。不同狀態(tài)下等質(zhì)量的蒸汽含有的熱能相差很大。例如：在壓力0.8MPa、溫度200℃條件下的過熱蒸汽，每公斤所含的熱能為2838.6千焦；在壓力0.8MPa、溫度220℃條件下的過熱蒸汽，每公斤所含的熱能為2884.2kJ，二者相差1.6%。所以，以質(zhì)量為蒸汽的結(jié)算單位不能真實反映蒸汽的價值。因此，以能量作為蒸汽的結(jié)算單位，也得到了廣大蒸汽的生產(chǎn)和使用單位的響應(yīng)，呼吁國家出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以進一步科學(xué)地規(guī)范蒸汽計量。然而，改動貿(mào)易計量單位是一個十分復(fù)雜的問題，非短時間內(nèi)所能成就。但先在企業(yè)內(nèi)部推行蒸汽的能量計量在技術(shù)層面上是可行的，在管理層面將是一項十分有益的實踐。針對我公司蒸汽計量現(xiàn)狀，通過完善蒸汽計量系統(tǒng)的溫壓補償并更換計量系統(tǒng)（二次）累計單元，可實現(xiàn)蒸汽計量單位由質(zhì)量向能量的轉(zhuǎn)換，對我公司裝置能耗的考核也將更為科學(xué)、合理。
4.非標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計
為克服差壓式流量計的自身弱點，儀表研制者進行了多種嘗試，制造出了各種非標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計，如阿牛巴、V錐、彎管流量計等，它們各具特點。但由于它們不能像標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件一樣，有成熟且通行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)支持，其流出系數(shù)、流束可膨脹性系數(shù)都必須通過實流標(biāo)定獲得（所謂實流標(biāo)定一般是指在沒有標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定的情況下，被測介質(zhì)和實驗介質(zhì)應(yīng)為同一介質(zhì)，即測量蒸汽的儀表應(yīng)使用蒸汽進行標(biāo)定），否則，容易產(chǎn)生貿(mào)易計量糾紛。我公司芳烴廠前幾年引進了一些阿牛巴流量計測量蒸汽，在解決低差壓（小流量）輸出指示的同時，卻存在著在全量程測量方面還缺少足夠的手段驗證問題，沒有從根本上解決計量糾紛。這也是非標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計發(fā)展、應(yīng)用過程中的一個縮影。
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