摘要：分析論述了在生產中經常使用的幾種蒸汽流量計的優缺點，提出蒸汽流量測量應注意的幾個問題，以利于流量計的合理設計和選型。文中所提到的蒸汽流量計的應用分析主要來源于生產實際運用，以貿易結算用流量計為主，結合各種流量計的設計特性以及計量中的優點和局限性，提出合理的選型方法，應充分掌握現場的工況參數，根據情況合理設計和提供技術參數，減少系統誤差。

在供熱企業中，蒸汽的計量是關系到整個企業生產成本的主要因素，特別是在貿易結算中的使用，更是關系到供需雙方經濟利益的關鍵環節。因此，在蒸汽計量中如何*大限度地保障計量的準確性，正確設計和選用合理、合適的計量系統就是重中之重。

在經過10余年的供汽生產，在蒸汽計量過程中，淄博熱力有限公司先后使用過孔、噴嘴等標準節流裝置、渦街流量計、彎管流量計、以及*近使用過的V形內錐節流裝置。在此，根據自己的經驗，談一下對這幾種流量計在實際應用中的看法。

l、孔板流量計

在蒸汽測量中，孔板流量計已廣泛使用達幾十年之久。其優勢是不言而喻的。孔板流量計的價格便宜。國外早有成熟的國際標準，我國也早已制定出標準節流裝置的**標準，GB/T2624-93就是等效采用ISO5157-(1991)的國際標準。因此孔板流量計是國際公認的標準*全面、使用*廣泛的節流裝置，其具體原理與流量公式不再累述。但是在長期的使用過程中，孔板流量計的缺點也越來越明顯，主要為：

(1)孔板存在著不可避免的“銳角磨損”和“積污”問題，隨著使用時間的增加流量系數越來越大，儀表示值越來越小，流速較高的場合，這種變化更是驚人。

(2)孔板的量程比較小，在實際應用中為4：1～5：1，存在線性差等缺點。在供汽、供熱計量中，由于用戶用量波動很大，流量的上下限常常超過10：1，甚至達到20：1，這對孔板計量是非常困難的。孔板流量計其實際的流量系數是隨著被測流體的雷諾數Re的變化而變化，特別是在雷諾數為2x10³＜Re＜10^5內，流量系數對Re的變化非常敏感。例如一個β=0.73的角接取壓孔板因流量減少導致Re由5×10³降到Re=10^4時，相當于流量從額定工況下降到20％額定工況下工作，而這時的流出系數將不會保持設計的數值，其變化增大2.2％。

(3)孔板的管路直管段長度及孔板安裝的規范性要求高，而管道上閥門、彎頭、縮徑、分管等往往是不可避免的。孔板對直管段的要求大多數很難滿足要求，特別是國際標準化組織公布了新修訂的IS05167：2003(E)新標準后，提出了全新的和加長的要求。如：一個β=0.6的孔板安在單個9O度彎頭后，舊標準前直管段為18D而新標準為42D。

(4)在多年的使用中發現，往往孔板的機械幾何尺寸難以保證。按照國標規定孔板的開孔邊緣圓弧半徑不大于0.0004d，這在加工中是難以保證的。

(5)在實際使用中，在設計時很難提供準確的管道直徑參數，往往以公稱直徑代替管道直徑。這樣一來，與實際值相差越大帶來的誤差越大。

(6)孔板流量計的壓損過大，一個孔板的β=0.45～0.75，其壓力損失為*大差壓值的78％～47％，顯然這對終端壓力已非常低的用戶是不合適的。

雖然孔板流量計有以上許多缺點，但孔板流量計是所有節流式流量計中國內外獲取實驗數據*多的計量裝置，如何對付孔板孔口鈍化、流出系數不穩定已取得了豐碩的成果。它是一種可以干校驗的標準節流裝置，因此在實際使用中，如果流量較為穩定，充分考慮磨損問題，及時對孔板進行修正，在蒸汽計量中依然是十分可靠的。

2、渦街流量計

對于渦街流量計，在我公司的使用中經歷了曲折的過程，受早期國內渦街流量生產質量和技術條件的影晌，渦街在蒸汽計量中未能得到普及和使用。隨著技術水平的提高，渦街流量計的優越性也得到重視。

渦街流量計的優點主要為結構簡單，安裝維護方便；量程比較寬；在一定的雷諾數范圍內輸出信號不受流體的物性(密度、粘度)影晌。因此可以在一種介質中標定系數而用于其他介質；壓損小。

但是，渦街流量計的缺點也是非常明顯的，主要為：

(1)它不適用于低雷諾數測量，所以低流速蒸汽測量受限。

(2)測量蒸汽溫度不能高于300℃。

(3)不適合于測量不干凈的介質。

(4)渦街流量計直管段要求較長，在實際使用中不能低于20D，在孔板流量計直管段要求加長的情況下，渦街流量計如何獲取更多的實驗數據，對于現場安裝前直管段的重要性更為突出。

(5)受現場震動和電磁干擾影晌大，對現場情況要求較嚴格。

(6)當介質流速過大，層流邊界層向湍流過渡，雷諾數超出測量范圍。系統無法建立，測量結果變小。

(7)至于渦街流量計的干校驗目前尚無統一**標準，因此各個廠家生產加工物理參數及標定方式方法不能統一。

綜上所述，在蒸汽計量中，對于渦街流量計應慎重使用，合理選型，充分考慮現場條件、雷諾數、流量波動范圍等因素，對于每一臺渦街流量計必須實流標定。在充分積累實驗數據的情況下盡早建立干校驗標準。

3、彎管流量計

彎管流量計雖然距今已有9O多年的歷史，但是只是近十余年來在我國才有了實際應用，在我公司使用已有7、8年的歷史。

彎管流量計的優點是：無壓力損失，在蒸汽測量中節流件無可動部件，堅固結實，耐壓耐溫也較高。

對于彎管流量計在實際中的測量準確度及可用性，提出幾點看法：

(1)在國際國內所有的著書立學中，認為彎管流量計測量精度較低，在《流量測量節流裝置設計手冊》中明確指出：在R/D≥1.25，Re＞10^4時，彎管流量計的流出系數相對不確定度為±4％，因此精度并不高。

(2)彎管在測量蒸汽時要求蒸汽流速不能低于7m/s，否則會引起較大誤差。這表明彎管流量計只能工作在高雷諾數區域內，流量下限的測量是比較困難的。

(3)彎管流量計在對其測量原理的分析中，把流體在管道中流動認定是均速流動的。在實際中，流體在管道中流動的速度是沿著管半徑方向開形成一定的梯度的；管中心的流速*快，越接近管壁速度越慢，把不是平均流速的流體當成平均流速的流體來對待，對流量計的測量精度肯定要帶來一定的影晌。

(4)彎管流量計的差壓值較低，這樣對變送器就提出較高的要求，增大了投資成本。

(5)無法實現節流裝置的干校驗，必須每臺表實流標定。

因此，基于以上考慮，我個人認為彎管流量計在貿易結算中的使用還需實驗數據的支持和時間的考驗。

4、V形內錐流量計

V形內錐流量計的英文名為V-CONE，它是近幾年發展起來的新型流量計，它確實有許多其它流量計達不到的優點。主要有：

①測量穩定性好；

②對被測介質適應能力強；

③測量范圍寬；

④適用雷諾數范圍寬；

⑤對直管段要求短；

⑥壓力損失小；

⑦差壓大。這些都是我們采用V形內錐流量計原因。

但V形內錐節流裝置目前仍是一種非標準節流裝置，它目前無法替代孔板，主要有以下幾個問題：

(1)V形內錐節流裝置迄今為止，國內外資料都只有V形內錐節流裝置的一些照片、簡圖，沒有結構形式和技術要求的詳細資料。目前，國內各生產廠仿制皆是自行設計、制造。顯然結構形式和技術要求不統一。無法進行各廠產品性能的相互比較和評價。

(2)目前V形內錐節流出系數尚未見提出流出系數公式。在某些廠家中有可膨脹性系數公式，但是在結構形式和技術要求尚未標準化時，可膨脹性系數公式只是代表該廠家試驗的結構形狀的結果，現在采用它作為通用的一個公式是沒有試驗的根據的，它只能作為一個參考的公式使用。

(3)節流式差壓流量計現場影響量主要為二種流動特性的干擾，即非充分發展管流和非定常流的干擾。節流裝置國際標準1505167(1980年版)經典文丘里管的直管段長度要求是很短的，其數據如下：

90°單彎頭β=0.3～0.75時，L=0.5D～4.5D(L一節流件上游直管段長度)；在同一平面上9O°雙彎頭β=0.3～0.75時，L=1.5D～4.5D；在不同平面上9O°雙彎頭β=0.3～0.75時，L=0.5D～29.5D。

新修訂標準ISO5167：2003(E)的數據如下：

90°單彎頭β=0.3～0.75時，L=8D～16D；在同一平面或不同平面上 90°雙彎頭β=0.3～0.75時，L=8D～22D。

在FLOMEK02004會議上，英國流量專家Reader-Harris介紹關于ISO5167：2003(E)制訂的演講中特別提到近年對經典文丘里管的研究試驗，發現ISO5167(1980年版)規定的直管段是太短了，并且發現在不同介質的試驗中經典文丘里管的特性不大一樣，干氣體的C值甚至比水高3％，說明試驗應在更廣泛的范圍內進行，才能得出正確的結論。所以按此例，V形內錐節流裝置現場安裝條件的研究試驗應該繼續進行，才能得出可靠的結論。

(4)壓損問題

標準節流裝置(孔板、噴嘴和文丘里管)和V形內錐節流裝置的壓損如下：

它是某一結構形式產品的壓損。比較上述節流裝置的壓損，可見孔板、V形內錐、噴嘴屬于高壓損節流件，V形內錐處于孔板與噴嘴之間。文丘里管為低壓損節流件。

總之，V形內錐流量計為我們蒸汽計量提供了一種新的方法和思路，但它是一種非標準的節流裝置，在使用中亦應要求其實流標定，嚴格安裝條件，在可能的情況下盡量加大直管段，減少現場影響量。

以上是我公司在使用中遇到的幾種用于蒸汽計量的流量計。蒸汽計量是一個難題，每一種計量裝置都有其優缺點，筆者分析其優劣點在于在實際使用中根據現場的使用條件應合理設計和選型，靈活使用流量計，不可拘泥于一格，努力保證計量的準確性。