蒸汽流量仪表在国内外工业应用中研究现状

蒸汽流量的计量己经有100的历史，从差压式蒸汽流量计到现在的超声波式蒸汽流量计己经发展了各种类型的流量计，由于蒸汽流量的计量受限于蒸汽复杂的物理特性和难于实现的蒸汽流量计量标准装置，导致实验数据医乏，故其发展相对于其它液体及气体介质的计量要慢得多，计量精度也普遍较低。为此者围绕着蒸汽流量计开展了大量的工作，以期提高蒸汽流量的计量水平。
　　蒸汽流量仪表的种类很多，但目前，一种形式的蒸汽仪表可以适用于蒸汽测量的所有工况条件，蒸汽流量测量仪表普遍是在气体流量仪表的基础上研制而成。由于过热蒸汽和干饱和蒸汽均为单相流，所以可以将能够、高压的气体测量仪表扩展为蒸汽流量仪表。目前，测量蒸汽流量的仪表主要有标准孔板、喷嘴、文丘里、v锥等差压式蒸汽流量计，涡街式蒸汽流量计、浮子式蒸汽流量计、分流旋翼式蒸汽流量计、靶式蒸汽流量计、变面积式蒸汽流量计、以及近几年刚推出的超声波式和科里奥利质量式蒸汽流量计等。对于两相流的湿蒸汽，国内的一些学者也开展了一些相关的，证实了湿度会给蒸汽的计量带来误差，导致其相关计量仪表精度较差。
　　一、差压式蒸汽流量计
　　差压蒸汽流量计在蒸汽计量仪表中占有80%以上的数量，是目前应用   为广泛的蒸汽流量计，其工作原理是蒸汽通过节流装置，在节流件前后产生静压差，利用测量的静压差和密度得出蒸汽流量。
　　差压式蒸汽流量计的己有100的历史，从1912年，   T.R.Weymouth开始采用法兰取压测量   气和蒸汽，就有者发表用孔板测量水、空气、蒸汽等介质的论文，其中1933年egertok发表了探究影响蒸汽测量因素的文章，在文章中介绍了如何使用孔板流量计测量蒸汽流量。经过上的实验数据的积累，   制定了ANSI/API2530标准，并于1992年修订，这个标准包含用于指导差压式流量计测量蒸汽流量计的相关的参数的实验制定。20世纪30年代德国、英国、法国等欧洲   也开展了差压式流量计测量   气、蒸汽、水等介质的相关，制定了BS1042标准。ISO(   标准化组织)从1928年开始，针对欧洲和   对差压式流量计的进行了总结归纳，并委托法国和英国NEL开展了相关的实验，   终形成了ISO5167   标准，并进行了多次的修正，提高了孔板、标准喷嘴、文丘里等差压式流量计在蒸汽、   气、液体介质中的测量精度，作为标准使用在蒸汽流量的测量中。我国针对蒸汽流量的测量起步相对比较晚，主要借鉴了ISO5167中的内容，于1981年制定了GB2624标准，并于2006年重新修订，用于指导国内差压式流量计的生产和使用。
　　孔板流量计为代表的差压式流量计应用历史悠久，其优点是有   标准，稳定，但孔板流量计存在明显的不足，测量误差大、安装与维护麻烦、压损大、量程比小、运行费用高等是其重要的缺点，影响了蒸汽流量计量精度的提高和发展，人们也一直寻求研制新型的流量计替代差压式流量计用于蒸汽流量的计量。因此近几年来孔板流量计逐渐被涡街、V锥等新兴的蒸汽流量计所取代。
　　二、涡街蒸汽流量计
　　为提高蒸汽计量水平，上世纪60年代日本横河电机株式会社和   Eastech公司均研制了一种、压损小的涡街流量计，使用于过热蒸汽流量的计量。由于流体流量与它输出的频率信号成正比，并且频率信号具有对流体组分、密度、压力、温度的变化不敏感；量程范围较宽；无可动部件，；结构简单牢固，安装维护方便，维护费较低等特点，所以频率信号被广泛应用于计量和工业过程控制中，并在80年代后了大量的推广和使用，但涡街流量计一直缺乏在蒸汽介质上的测试数据，于对涡街流量计的
　　结构形式、信号处理、流量量程的拓展、管道的安装条件等方面进行，提高了涡街流量计的在液体和空气中测量精度，但没有针对蒸汽介质方面的报道，近几年有人对其在蒸汽上的测量精度提出了质疑。但是应该看到，涡街流量计尚属发展中的流量计，无论其理论基础还是实践经验都有待完善，还有许多工作需要探索、充实。近年来，工作者针对涡街流量计开展了大量的，并取得了   成果。
　　针对涡街流量计，相关的人员还开展了涡街信号的分析与处理、数字涡街产品的、涡街流量计传感器位置的以及涡街流量计应用于两相流测量的，通过这些拓宽了涡街流量计的应用和测量的范围。
　　虽然涡街流量计的取得了较大的进展，但同时也暴露出了一些不足，主要表现在以下两个方面：
　　(1)涡街流量计的理论基础还很薄弱
　　涡街流量计在应用中，是使用在封闭管道中，流场具有三维不均匀性。但目前对旋涡脱落理论的是在气体风洞均匀流场中进行分析的，而在封闭管道中流场的旋涡分离规律与均匀流场中相比不   相同，因此需要从流量计实际应用条件下出发，建立符合实际工作流场工况的漩涡脱落理论，以便为涡街流量计的设计提供   为合理的理论依据。
　　(2)涡街流量计缺乏蒸汽介质下的实验
　　涡街流量计主要应用于蒸汽流量的计量，但其在蒸汽流量计量中特性的，受蒸汽实流检测装置难于实现、运行成本高、   性差等局限的限制，在实际工作中使用了基于低温、低雷诺数的水或者空气为介质流体来进行实验测量和理论分析。这种认为涡街流量计不受流体介质种类影响的假设缺乏实验数据的支持，并且对低粘度、高流速、高温、高雷诺数等工况也缺乏蒸汽介质下的实验。
　　三、V锥蒸汽流量计
　　V锥流量计   早是由   的McCrometer在20世纪80年代中期研制生产，是一种差压式流量计，主要包括测量管型、维夫Wafer型以及插入式型三种结构形式。
　　V锥流量计主要由V型锥体、导压管、差压变送器、流量积算仪等部件组成。测量管型口径范围一般为15mm~900mm，精度较高，为目前主要使用的结构形式；Wafee型口径范围一般为15mm~150mm，精度较低，但安装方便；插入式口径范围一般为150mm~1800mm，主要用于大口径流量测量。
　　四、其它蒸汽流量计
　　在蒸汽流量计量的发展中还出现了阿牛巴、浮子式、均速管等流量仪表，它们均采用差压式流量计工作的原理，由于其测量精度比较低，量程范围小，缺乏相关的实验理论，因而在市场上应用比较少，但这些流量计安装方便，体积小，在大口径计量中使用相对比较多一些。分流旋翼式流量计在80年代初开始使用，是一种主要用于测量饱和蒸汽和微过热蒸汽的机械式流量计，其制造成本低，但由于其精度低、易损坏等缺点，现在己经逐渐的被淘汰出市场。近几年，西门子研制了超声波式蒸汽流量计，Tombs推出了科里奥利式蒸汽质量流量计，这些流量计用于液体或其它气体上精度比较高，使用经验也比较丰富，但使用在高温、高压的蒸汽流量的测量上还不是很成熟，其计量性能还有待于进一步的与。