摘要：蒸汽作為鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中主要的能源介質(zhì)之一 ，其準(zhǔn)確計(jì)量對生產(chǎn)能耗考核、循環(huán)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。長期以來，蒸汽流量測量中往往遇到測量范圍超出設(shè)計(jì)范圍、溫度壓力變化大、冬季運(yùn)行維護(hù)量大等問題。我公司近年來逐步在蒸汽計(jì)量中使用一體化噴嘴流量計(jì)，使用效果較為理想。

冶金企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的蒸汽，同時蒸汽又是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中主要的能源介質(zhì)之一，廣泛應(yīng)用于動力、取暖、制冷、生產(chǎn)工藝用熱等場合，尤其是近幾年的余熱發(fā)電，為蒸汽的利用找到了新的途徑。濟(jì)南鋼鐵股份有限公司(以下簡稱濟(jì)鋼)蒸汽多采用孔板計(jì)量，但是因?yàn)檎羝奈锢硖匦圆煌谘鯕?、氮?dú)獾冉橘|(zhì)，采用孔板計(jì)量蒸汽出現(xiàn)了很多問題：

(1)蒸汽用量隨季節(jié)變化范圍大，實(shí)際流量往往超出節(jié)流裝置設(shè)計(jì)使用范圍。

(2)蒸汽在輸送過程中存在相變，過熱蒸汽可能變化為飽和蒸汽，飽和蒸汽可能變?yōu)槠簝蓱B(tài)，給計(jì)量帶來很大誤差。

(3)由于蒸汽高溫、高壓很容易使孔板變形，或在節(jié)流裝置的密封和節(jié)流裝置與管道的焊接處泄漏。

(4)在我國北方地區(qū)，蒸汽在冬季需要良好的保溫伴熱措施，否則冬季容易凍壞變送器。

我公司作為冶金行業(yè)建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)的示范單位，公司能源計(jì)量工作十分重視，從2005年起逐步進(jìn)行了煤氣、蒸汽、氧氣、氮?dú)?、生產(chǎn)用水、電等能源介質(zhì)的計(jì)量完善工作。尤其是蒸汽介質(zhì)的特殊性，存在諸多問題，一直以來儀表配備率、運(yùn)轉(zhuǎn)率較低。在此次蒸汽配備中，我們多采用一體化噴嘴流量計(jì)和流量計(jì)算機(jī)，并用其配套的《流量測量節(jié)流裝置專家系統(tǒng)軟件》對在用的節(jié)流裝置進(jìn)行管理，取得了良好的應(yīng)用效果。

1、一體化噴嘴流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

(1)有國際標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)溯源簡單噴嘴和孔板同屬于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，都有國際標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)流式流量計(jì)技術(shù)成熟，特別是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置按標(biāo)準(zhǔn)(ISO 5167-2003E、GB/T 2624-2006)設(shè)計(jì)、制造就無須實(shí)流標(biāo)定，是其它流量計(jì)無法比擬的。在蒸汽測量研究上，國內(nèi)外學(xué)者用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，給出了修正的數(shù)學(xué)模型，所以采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置測量蒸汽有明顯的優(yōu)越性。

(2)在蒸汽計(jì)量中，噴嘴優(yōu)于孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板的一個缺點(diǎn)是入口直角銳利度在流體沖刷下易發(fā)生鈍化，據(jù)悉國內(nèi)有關(guān)部門曾對新裝孔板進(jìn)行跟蹤校驗(yàn)，在孔板連續(xù)使用2～3個月時，鈍化引起流出系數(shù)偏差在1%～3%，個別嚴(yán)重的在4%以上，這已引起了人們的高度重視。目前，解決標(biāo)準(zhǔn)孔板鈍化問題的*好方法是采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，由于噴嘴的入口為光滑曲面，不易磨損(見圖2)，它的流出系數(shù)非常穩(wěn)定，所以JJG640-94規(guī)程規(guī)定ISA 1932噴嘴的檢定周期為4年。再者，噴嘴在相同流量和相同β值條件下，阻力損失比孔板小得多 (僅為孔板的50%～60%)，長期運(yùn)行情況表明，由于噴嘴在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢具有耐沖擊抗變形的優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)于高溫、高壓、高流速介質(zhì)。

2、一體化噴嘴對蒸汽計(jì)量常見問題的解決措施

2.1 利用流量計(jì)算機(jī)和智能變送器改善了節(jié)流裝置量程比小的問題

在蒸汽輸送過程中，實(shí)際的流量范圍往往無法準(zhǔn)確確定，在熱負(fù)荷變化大的情況下，使流量計(jì)長時間工作在測量范圍以外，這樣就造成了很大的測量誤差。因此在設(shè)計(jì)蒸汽流量計(jì)量系統(tǒng)時，應(yīng)考慮使用具有寬量程補(bǔ)償運(yùn)算功能的計(jì)量系統(tǒng)。對節(jié)流件流出系數(shù)C、可膨脹性系數(shù)ε等中間參數(shù)的實(shí)時計(jì)算是解決寬量程的關(guān)鍵。

2.2 采用一體化結(jié)構(gòu)方式和防凍隔離器解決冬季儀表保溫問題

傳統(tǒng)的節(jié)流式流量計(jì)的系統(tǒng)構(gòu)成比較復(fù)雜，有較長的引壓管，容易阻塞，*為麻煩的是測量蒸汽冬季運(yùn)行時還需對引壓管、冷凝系統(tǒng)進(jìn)行保溫、伴熱，稍有不慎便會凍壞差壓變送器，導(dǎo)致儀表故障，影響生產(chǎn)，因此儀表的維護(hù)工作量較大。ISA1932化噴嘴(見圖2)很好地解決了上述問題，一體化噴嘴是將節(jié)流件和差壓變送器做成一體，不僅縮短了引壓管線，還省去了冷凝和排污系統(tǒng)，在安裝時非常方便，不用敷設(shè)導(dǎo)壓管和安裝儀表箱，大大減少了安裝工時和費(fèi)用。由于其裝有防凍隔離器，冬季運(yùn)行時再也不用進(jìn)行保溫供熱，大大地減少儀表的故障率和儀表工的維護(hù)工作量。尤其是那些在裝置外沒有專門的儀表伴熱管線的貿(mào)易計(jì)量點(diǎn)，更適合使用這種具有防凍隔離器的一體化噴嘴流量計(jì)。

2.3 輸送過程中的相變問題

利用流量計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能完成蒸汽密度計(jì)算，解決蒸汽輸送過程中的相變問題。

FC2000流量計(jì)算機(jī)是一款具有高精度補(bǔ)償運(yùn)算、數(shù)據(jù)顯示存儲以及運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊功能的新一代計(jì)計(jì)量裝置及應(yīng)用量儀表，其依據(jù)有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)與建議、**與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，針對不同介質(zhì)和流量計(jì)類型建立了多種數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)計(jì)算軟件。一臺流量計(jì)算機(jī)不僅可完成溫度、壓力、濕度、密度、組分等補(bǔ)償運(yùn)算，對節(jié)流式流量計(jì)的流出系數(shù)C、流束可膨脹系數(shù)ε、壓縮系數(shù)Z等參數(shù)作為動態(tài)量進(jìn)行實(shí)時逐點(diǎn)運(yùn)算，特別是對蒸汽的密度計(jì)算按照國際公式組織頒布的IFC1967公式進(jìn)行計(jì)算。

FC2000流量計(jì)算機(jī)具有多種網(wǎng)絡(luò)通訊接口，可以采用多種通訊協(xié)議，所以其數(shù)據(jù)可以方便地接入到企業(yè)已有的網(wǎng)絡(luò)中。另外，F(xiàn)C2000流量計(jì)算機(jī)已經(jīng)具備了蒸汽能量計(jì)量的功能，在將來可以方便地以熱量為單位進(jìn)行計(jì)量核算。

3、蒸汽計(jì)量的幾點(diǎn)體驗(yàn)

通過近幾年的實(shí)踐、摸索，我們認(rèn)為用具有**標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 2624-2006)支持的ISA1932一體化噴嘴作為蒸汽流量測量的一次元件可以很好地解決蒸汽表的周期檢定、數(shù)據(jù)溯源、保溫伴熱等問題，尤其是配套使用具有高精度、寬量程計(jì)算功能的流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行流量的溫度、壓力補(bǔ)償，可以解決傳統(tǒng)節(jié)流裝置量程比過窄的問題，大大減少了企業(yè)整個蒸汽管網(wǎng)的不平衡量。

在一體化噴嘴測量蒸汽的實(shí)際應(yīng)用與維護(hù)中，我們有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和體會：

(1)一體化噴嘴安裝應(yīng)注重部分細(xì)節(jié)，如儀表的安裝方向、密封墊圈材質(zhì)的選擇、焊接質(zhì)量等，保證安裝質(zhì)量達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，確保出具數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

(2)一體化噴嘴的維護(hù)要和生產(chǎn)信息密切結(jié)合，儀表長期停用后再次投入使用時應(yīng)該對儀表進(jìn)行檢查，例如差變的零點(diǎn)、隔離液的情況等，因此要求生產(chǎn)單位在停用或啟用蒸汽時須通知一體化噴嘴的維護(hù)單位做相應(yīng)的檢查工作。

(3)一體化噴嘴中的隔離液應(yīng)定期進(jìn)行檢查和補(bǔ)充。

(4)蒸汽目前雖然以質(zhì)量為單位進(jìn)行核算，但是在不遠(yuǎn)的將來，蒸汽必然要采用能量計(jì)量，所以在儀表的選用上應(yīng)該具有前瞻性，應(yīng)選用同時具有質(zhì)量計(jì)量和能量計(jì)量功能的儀表，這樣在將來采用能量計(jì)量時也不用再大規(guī)模地更換計(jì)量儀表。