蒸汽是使用最為廣泛的載熱工質(zhì)，是重要的二次能源。蒸汽流量的測量量大面廣，對加強(qiáng)管理、公平貿(mào)易、節(jié)能能源、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面都有重要意義。蒸汽流量測量方法如果按工作原理細(xì)分，可分為直接式質(zhì)量流量計和推導(dǎo)式（也稱間接式）質(zhì)量流量計兩大類。前者直接測量與質(zhì)量流量成函數(shù)關(guān)系的額變量求得質(zhì)量流量；后者用體積流量計和其他變量測量儀表，或兩種不同的測量原理流量計組合成的儀表，經(jīng)計算求得質(zhì)量流量。
現(xiàn)在人們廣泛使用的蒸汽流量計絕大多數(shù)仍為推導(dǎo)式。其中，以節(jié)流式差壓流量計和渦街流量計為核心組成的蒸汽質(zhì)量流量計是主流，這兩種方法有各自的優(yōu)點和缺點，而且具有良好的互補(bǔ)性。載差壓式流量計中，線性孔板以其范圍度廣、穩(wěn)定性好的優(yōu)勢占有一定市場分額，除此之外，科利奧里質(zhì)量流量計、均速管流量計、超聲流量計等在蒸汽流量測量中也有應(yīng)用。
3.1.1用節(jié)流式差壓流量計測量蒸汽質(zhì)量流量
節(jié)流式差壓流量計的一般表達(dá)式為［1］
qm=
(3.1)
式中qm棗質(zhì)量流量，kg/s；
C――流出系數(shù)；
d――工作條件下節(jié)流件的開孔直徑，m；
Δp――差壓，Pa；
D――管道內(nèi)徑，m。
在式（3.1）中,β和d為常數(shù)，C和ε1在一定的流量范圍之內(nèi)也可看作常數(shù)，因此式（3.1）可簡化為
qm=k
(3.2)
從式（3.2）可清楚看出，儀表示值同ρ1密切相關(guān)。而蒸汽工況（溫度t，壓力p）的變化，必然使ρ1產(chǎn)生相應(yīng)的變化。因此，差壓式流量計必須與用以求取蒸汽密度的工況測量儀表配合，并同計算部分一起組成推導(dǎo)式質(zhì)量流量計，才能保證測量精確度。
過熱蒸汽質(zhì)量流量測量 當(dāng)流體為過熱蒸汽時,取決于流體壓力ρ1和流體壓力ρ1和流體溫度t1。圖3.1所示為測量系統(tǒng)。
（2）飽和蒸汽質(zhì)量流量測量 飽和蒸汽的壓力和溫度是密切相關(guān)的，臨界飽和狀態(tài)的蒸汽從其壓力查得的密度同從其溫度查得的密度是相等的所以推導(dǎo)式質(zhì)量流量計測量其流量時，既可采用壓力補(bǔ)償也可采用溫度補(bǔ)償。采用壓力補(bǔ)償時，是利用ρ1＝f(ρ1)的關(guān)系獲得ρ1；采用溫度補(bǔ)償時，是利用ρ1＝f(t1)的關(guān)系獲得ρ1。兩種方法中以壓力補(bǔ)償較宜，詳見后文3.1.5條分析。
3.1.2用線性孔板差壓流量計測量蒸汽質(zhì)量流量
傳統(tǒng)的孔板流量計最大的不足是在被測流量相對于滿量程流量較小時，差壓信號很小，這一缺點大大影響其范圍度和測量精確度。人們針對其不足在傳統(tǒng)的孔板式產(chǎn)壓流量計基礎(chǔ)上開發(fā)了可變面積可變壓頭孔板流量計。因為其輸出的差壓信號與被測流量之間有線性關(guān)系，所以也稱能夠線性孔板差壓流量計。
線性孔板流量計工作原理 線性孔板又稱彈性加載可變面積可變壓頭孔板，其環(huán)隙面積隨流量大小而自動變化，曲面圓錐形塞子在差壓彈簧力的作用下來回移動，環(huán)隙變化使輸出信號（差壓）與流量成線性關(guān)系，并大大地擴(kuò)大范圍度，其結(jié)構(gòu)如圖3.3所示。
在孔板流量計中，當(dāng)流體流過開孔面積為A的孔板時，流量q與孔板前后產(chǎn)生的差壓之間有如下關(guān)系，即
q=K1A
式中 q――流量；
K1――常數(shù)；
A――孔板開孔面積；
Δp――差壓。
1－穩(wěn)定裝置；2－紡錘形活塞；3－固定孔板；4－排氣孔；5－標(biāo)定和鎖定蝸桿裝置；6－走紙軸支撐；7－低壓側(cè)差壓檢出接頭；8－高張力精密彈簧；9－排水孔；10－高壓側(cè)差壓檢出接頭
在如圖3.3所示的線性孔板中，與孔板處插入一個紡錘形活塞，又差壓引起的活塞－彈簧組件的壓縮量（活塞的移動距離）為X，則式（3.4）成立，即
p＝K2X （3.4）
式中 K2――彈簧系數(shù)。
當(dāng)活塞向前移動時，流通面積受活塞形狀的影響而發(fā)生變化，其關(guān)系為
A＝K3
（3.5）
式中 K3――常數(shù)。
由式（3.4）和式（3.5）得
A=K3
(3.6)
將式（3.6）代入式（3.3）得
q=K1K3
=KΔP
式中 K――常數(shù)（K=K1K3
）
①范圍度寬。典型得線性孔板差壓式流量計可測范圍1％～100％FS，保證精確度得范圍為5%~100% FS，因此,對于流量變化大得測量對象，一臺流量計就可解決。能適應(yīng)蒸汽、燃油測量得夏季、冬季負(fù)荷變化。
②線性差壓輸出。差壓信號與流量成線性關(guān)系，被測流量相對于滿量程流量較小時，差壓信號幅值也較大，有利于提高測量精確度。
③直管段要求低。由于孔板得變面積設(shè)計，使其成為在高雷諾數(shù)條件下工作得測量機(jī)構(gòu)，可在緊靠彎管、三通下游的部位進(jìn)行測量（為了保證測量精確度，制造廠還是要求上游直管段≥6倍管徑，下游直管段≥3倍管徑）。
（3）保證測量精確度的措施 典型的線性孔板流量計GILGLO承諾具有±1％精確度，為了達(dá)到這一指標(biāo)，采取了幾項重要措施，其中包括如下幾項。
①對線性孔板逐臺用水標(biāo)定
從式（3.4）和（3.5）可知，只要線性孔板中的彈簧線性號，而且活塞被加工成理想形狀，使得流通面積A與位移X的1／2次方成線性關(guān)系成立，但是，活塞的曲面加工得很理想是困難得，最終不得不用逐臺標(biāo)定得方法來彌補(bǔ)這一不足。
對線性孔板進(jìn)行逐臺標(biāo)定是以水為介質(zhì)，不同口徑得線性孔板均選擇14個標(biāo)定點，其中流量較小時，標(biāo)定點排得較密，圖3.4所示為一臺DN200線性孔板得標(biāo)定曲線。圖中的差壓單位為inH2O,(linH2O=249.0889Pa),表3.1所列的是一臺DN200的線性孔板的實際標(biāo)定數(shù)據(jù)，其中從體積流量換算到質(zhì)量流量是建立在水的密度p＝998.29kg/m3基礎(chǔ)上的。
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