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，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。
0.概況
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，其計量精準與否直接影響到各裝置達標和經(jīng)濟核算，尤其 SMES3． 0 能源計量模塊上線運行后，對計量器具的計量準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10 ～ 150 t / h 之間的波動，原有的流量計已不能滿足企業(yè)經(jīng)濟核算的要求，準備利用 2015 年大檢修之機進行更新，以提高計量準確度，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務(wù)之急。
1.選型條件
1． 1 蒸汽計量的特點
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: 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: 飛機風(fēng)洞的測試和檢
測、飛機發(fā)動機氣體動力測試、飛機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)洞標定曲線擬合出該點的標準差壓，根據(jù)標
準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，把標準差壓信號、壓力信號、溫度信號同時引入單片機構(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行解算，再一方面對蒸汽進行壓力、溫度補償，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
①準確度高。蒸汽測量最高可達 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，雜物不容易進去，所以能長時間保持測量精度; ③測量范圍廣。流量在0． 2 ～ 50 000 t / 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?shù)目?，把一次元件探針插入管道中心，即可方便地進行安裝; ⑤壓力損失小，一次元件傳感器是 Φ20 mm ～ Φ55 mm 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)場安裝不要求直管段。
2． 1． 3 畢托巴流量計的缺點
①價格高，性價比低; ②引壓管沒有不積冷凝水設(shè)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
①結(jié)構(gòu)簡單而牢固無可動部件，可靠性高，長期運行十分可靠; 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，無零點漂移，精度高;
④壓力損失較小，運行費用低，節(jié)能; ⑤測量范圍寬，量程比可達 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
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 4 m / 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 ～ 20 mA 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 標準噴嘴及標準孔板。
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到 6 ∶ 1 ～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
①測量范圍寬約為 10 ∶ 1; ② 優(yōu)先選定值
ISO1932 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采用專利技術(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 ( 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，安裝維護簡便。
2． 3． 3 一體化節(jié)流式流量計用于蒸汽計量的缺點
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，從測量精確度、測量范圍、壓力損失、抗干擾能力及運行維護等方面進行比較，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 ～ 150 t / 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確測量，又能滿足大流量的準確測量，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，以保護流量計，保證在正常生產(chǎn)過程中的準確測量; 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會，我們安裝了生產(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，表 4 為我公司 2016 年 1 － 6 月份蒸汽準確率情況從表 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確可靠。