蒸汽作為化工企業(yè)常用的熱源氣體，其計量是企業(yè)能耗評定以及降低消耗的關鍵指標。從企業(yè)效益出發(fā)，要降低生產成本，就要降低蒸汽的消耗量[1]。在貿易結算中，蒸汽流量計扮演著重要角色。

 

由于蒸汽介質的特殊性以及計量系統(tǒng)的復雜性，很多工程技術人員面對蒸汽生產和蒸汽利用問題時難以把控，甚至出現(xiàn)錯誤[2]。由于化工企業(yè)工況復雜，測量儀表都有一定的測量范圍和量程比，而需要測量的蒸汽流量量程比較大，采用一種類型的測量儀表很難滿足現(xiàn)場的實際需求。因此，在流量計的選型過程中要充分考慮不同類型流量計的優(yōu)缺點、合適的溫壓補償措施等，甚至在部分工況下，為了保證測量的準確性，需要變更工藝管道設計，保證流量計的精度。在蒸汽流量計的安裝過程中，前后直管段的長度、管道因溫度變化造成的膨脹、冷凝罐的安裝高度等對流量計的精度、穩(wěn)定運行等都有較大的影響。本研究主要對化工企業(yè)使用的蒸汽流量計的選型、安裝以及運行中出現(xiàn)的問題進行重點討論。

 

1 蒸汽流量計的選型

化工企業(yè)所用蒸汽流量計的選擇需綜合考慮蒸汽溫度、壓力、流量、黏度、管道直徑、精度、安裝形式、后期維護情況以及價格等，結合多年的化工經驗以及目前新建項目中流量計的應用情況，多采用孔板、長頸噴嘴、巴類、渦街4種蒸汽流量計，根據(jù)目前已經建設完成60萬t合成氨、40萬t二甲醚項目的儀表選型，并結合參考文獻[3-7]和供應商選型樣本，對以上4種流量計的適用范圍進行總結，結果如表1所示。

1.1 渦街流量計

不同類型的流量計能承受的壓力和溫度不同。目前，非常高承受壓力為1 500 LB。當管道口徑大于DN200且滿管時，會出現(xiàn)渦街頻率與流速波動頻率相近甚至相同的情況[8]，該現(xiàn)象隨著口徑增大、流速減緩而增大。因此，渦街流量計的口徑選擇在DN300以下。在測量蒸汽時，由于溫度、壓力、口徑、價格等限制，應用于壓力≤300 LB、口徑≤DN300蒸汽流量的測量，一般情況下采用溫壓補償一體化渦街流量計，具有維護方便、壓力損失小等優(yōu)點，但是對測量介質下線的雷諾系統(tǒng)要求較高，且現(xiàn)場不能有較大振動。

 

1.2 巴類流量計

巴類流量計具有壓差小、運行穩(wěn)定、不受介電常數(shù)影響[9]等優(yōu)點，測量通徑寬非常大可以達到3 000 mm。同時考慮巴類流量計的特點以及價格等因素，在本次項目建設蒸汽流量的測量中，在管道口徑超過DN400、壓力不大于600 LB的情況下采用巴類流量計，由于巴類流量計在流速較慢時前后壓差較小，需要選擇合適的差壓變送器進行測量，尤其是在貿易結算中，采用多參量變送器的測量精度會更高。該流量計具有壓損小、安裝費用低、受油污影響小等優(yōu)點，由于測量桿開孔較小，在開車期間容易堵塞。

 

1.3 孔板流量計

目前，市面上的孔板流量計有標準孔板、平衡孔板、多孔孔板等類型，標準孔板流量計在設計以及安裝過程中都有嚴格的要求，尤其是在測量蒸汽時需要穩(wěn)壓補償，前后直管段要求嚴格，需要增加伴熱，由于為標準件，精度較高，制造相對簡單，價格便宜，重復性、穩(wěn)定性好，在量程比不大于5∶1、蒸汽壓力不高的情況下選擇孔板流量計。

 

1.4 長頸噴嘴流量計

長頸噴嘴流量計具有結構簡單、耐高溫高壓、耐沖擊、使用壽命長、測量范圍寬、壓力損失小等特點[10]，在差壓類

流量計中，已有代替孔板流量計的趨勢。另外，標準噴嘴有可靠的實驗數(shù)據(jù)和完善的國際、國家標準，計量數(shù)據(jù)真實可靠，在蒸汽的貿易結算中具有不可代替的優(yōu)勢。在已經建設完成的項目中，大口徑、高溫、高壓的蒸汽流量測量以及貿易結算均采用長頸噴嘴流量計。

 

2 蒸汽流量計的安裝與使用

由于蒸汽的特殊性，在選擇測量元件時，要盡可能地減少能量損失。在化工企業(yè)中，蒸汽流量計的選型經過設計院、廠家、技術人員的重重把關，很少會出現(xiàn)問題。在實際的安裝過程中，技術人員不僅要考慮規(guī)范性，還要考慮蒸汽壓力、溫度對管道的影響，部分情況下管道振動和位移會造成焊縫裂開，尤其是在高溫、高壓、過熱的蒸汽條件下。貿易結算流量計關乎雙方利益，在選型和安裝過程中應加倍關注。

 

2.1 蒸汽流量計的安裝

蒸汽流量計的安裝與流量計的特性有直接關系，本研究雖然介紹了4種常用的蒸汽流量計，但是安裝分類將其分為兩類：（1）差壓流量計，包括孔板、長頸噴嘴、巴類流量計；（2）渦街流量計。根據(jù)測量原理，下面介紹兩類流量計的安裝。

 

2.1.1 差壓流量計

由于孔板、長頸噴嘴、巴類流量計均屬于差壓流量計，在安裝過程中存在很多共性要求，結合現(xiàn)場安裝情況總結如下：（1）取壓在管道水平位置中心上下45°范圍內，前后直管段（孔板≥前10 D后5 D；長頸噴嘴≥前5 D后3 D；巴類≥ 前8 D后3 D；渦街≥前15 D后4 D）特殊情況參見廠家要求，例如前后有閥門、縮頸等，但是要保證流量計前直管段的距離要求。

（2）除采用一體化蒸汽流量計，為了保證測量準確性，冷凝罐安裝位置的高度要一致，冷凝罐前的冷凝液要能順利流回母管，保證不形成液封。（3）高溫高壓蒸汽流量計的安裝要考慮主蒸汽管道的振動或者位移，在安裝冷凝罐時要保證一定的活動量（即在冷凝罐下方增加托架）消除管道的影響，防止焊口被撕裂或振裂。（4）在北方或者有可能結冰的情況下，要考慮伴熱，伴熱管與引壓管盡可能一起敷設。（5）引壓管的長度配置要合理，避免過短造成冷凝罐內冷凝液高度不一致或不冷凝。

 

2.1.2 渦街流量計

依據(jù)渦街流量計的測量原理、蒸汽介質對渦街流量計的影響（見參考文獻[11]），結合現(xiàn)場的實際安裝情況，渦街流量計在安裝時主要考慮以下3個問題：（1）不能安裝在管道非常低點或者有可能積液的地方，前后直管段盡可能長，保證前15 D后5 D，具體要求參見廠家安裝要求。（2）避免安裝在管道振動、電磁干擾較大的地方。（3）渦街流量計的安裝要在管道吹掃結束后實施，法蘭連接處過渡要平滑、無毛刺，位置要方便檢修。

 

2.2 流量計的使用

蒸汽流量計的選型以及安裝對后期的計量極其重要，尤其是在牽涉貿易結算的情況下。在本項目的建設中，由于空分采用供氣模式，在貿易結算中牽涉多種氣體以及液體的結算，而蒸汽貿易結算的流量計多達4臺，流量計選型及使用情

況如表2所示。

由于這4臺流量計均參與貿易結算，長頸噴嘴和巴類流量計要求采用羅斯蒙特多參量變送器，自帶壓力測量，并將溫度信號直接接入變送器進行補償，輸出流量信號，經過一分二安全柵輸出兩路信號，送入雙方分數(shù)控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。渦街流量計采用貿易積算儀，經過溫度補償后直接輸出兩路流量信號，送入雙方分數(shù)控制系統(tǒng)，所有參與貿易結算的流量計均要第三方進行鑒定，并出具鑒定報告，目前流量計運行穩(wěn)定，精度在控制范圍之內。

 

3 結語

作為化工企業(yè)重要的熱源或動力源，蒸汽流量計的選擇對貿易結算、內部消耗計量以及后期的能源統(tǒng)計分析都有極其重要的作用。通過分析不同流量計的適用范圍、優(yōu)缺點、安裝注意事項、貿易計算中變送器的選擇以及應用，為蒸汽流量計的選擇提供一定的幫助。但是在實際應用中，要結合應用場景以及廠家提供的計算書，綜合考慮工藝、成本、環(huán)境等因素的影響，合理地選擇流量的類型，保證測量的精確性。