流量计

一种蒸汽流量计包括两个部分：

1.“主要”设备或管道单元，例如位于蒸汽流动中的孔板。

2.“二级”设备（例如差压单元），其将任何信号转换为可用形式。

此外，一些形式的电子处理器的将存在能够接收，处理和显示信息。该处理器还可以接收压力和/或温度，以使密度补偿计算，以进行额外的信号。

图4.4.1显示了一个典型的系统。

差压细胞（DP细胞）

如果流水线单元是差压测量装置，例如需要的孔板流量计或皮托管，和一个电子信号，次级装置将是一个差压（DP或ΔP）细胞。这将压力信号转换为电信号。然后，该信号可以被中继到能够接收，储存和处理这些信号的电子处理器，当用户需要。

典型的DP电池是电容装置，其通过向浸没在介电油中浸没的金属膜片的任一侧施加差压来工作。隔膜形成电容器的一板，并且细胞体的任一侧形成固定板。由差压产生的隔膜的运动改变了板之间的分离，并改变了电池的电容，这又导致电输出信号的变化。
隔膜运动的程度与压力差二比成比例。
从测量单元的输出信号被馈送到在那里被放大和整流，以依赖于负载的4-20毫安的直流模拟信号的电子电路。然后，该信号可以被发送到各种设备到的：

• 提供流量指示
• 可以与其它数据一起使用，以形成控制信号的一部分。

该装置的复杂性取决于用户希望收集的数据的类型。

先进的DP细胞

微电子技术的进步，以及日益复杂的控制系统的追求导致了更先进的差压细胞的发育。除了测量差压的基本功能，细胞现在可以得到，其中：

• 可以指示实际（与差动）压力不同。
• 具有通信功能，例如HART®或现场总线。
• 具有自我监控或诊断设施。
• 有“板载”智力允许计算来进行，就地显示。
• 可以接受额外的输入，例如温度和压力。

数据集合

许多不同的方法可用于收集和这些数据的处理，其中包括：

• 专用计算机。
• 独立PLC（可编程逻辑控制器系统）。
• 集中式DCSS（分布式控制系统）。
• SCADAS（监控和数据采集系统）
  
  

数据收集，存储和显示的更容易方法之一是专用计算机。随着微处理器的出现，现在可以提供极其多功能的流量监测计算机。

这些提供和监控这些设施包括

• 当前流量。
• 总蒸汽使用。
• 蒸汽温度/压力。
• 蒸汽用量在指定的时间段。
• 异常流量，压力或温度，并触发远程报警。
• 补偿密度变化
• 与图表记录仪连接。
• 能源管理系统的接口。

一些可以更准确地被称为能量流量计，因为除了上述的变量，它们可以使用时间，蒸汽表，以及其它变量来计算和显示二者的功率（kW或英热单位/小时）和热能量使用（千焦或英热单位）。

除了电脑单元之外，还有有利于流量读数的流量。

数据分析

数据收集，无论是手动，半自动还是全自动，最终将用作管理工具来监控和控制能源成本。可能需要在一段时间内收集数据，以便准确地了解过程成本和趋势。一些生产过程每天都需要数据，尽管工业用户通常优先的时间是生产周。具有能够处理统计计算和图形的软件的计算机核计算机通常用于分析数据。一旦测量系统到位，第一目标是确定过程之间的关系（例如产品/小时）和能量消耗（例如蒸汽/小时）之间的关系。实现这一目标的通常手段是对生产的消费（或特定消费），并建立相关性。但是，在解释这种关系的精确性方面需要一些小心。这有两种主要原因：

• 次要因素可能会影响能量消耗水平。
• 对原发性能量使用的控制可能是差，掩盖了任何明显的关系。

统计技术可用于帮助识别多种因素的效果。应该指出的是，应该在使用此类方法时注意，因为它非常容易在完全独立的两个或多个变量之间进行统计关系。
一旦这些因素已经确定，并考虑到标准的能耗就可以被确定。这是最小的能源消耗是当前工厂和操作实践实现的。
图4.4.3绘制了生产和消费之间的典型关系。

一旦建立了蒸汽消耗和工厂生产之间的关系，它就成为可以测量所有未来生产的基础/标准。
使用标准，各个部分的管理者就可以收到他们的能源消耗，这怎么比较标准的定期报告。然后，个别管理者可以通过询问分析他/她的设备性能：

• 如何消耗比较标准？
• 是上面或低于标准的消费，并通过多大程度差异？
• 有没有在消费什么趋势？

如果消耗的变化，可能出于多种原因，包括：

• 可怜控制能源消耗。
• 有缺陷的设备，或设备需要维护。
• 季节性变化。

为了找出原因，有必要首先检查过去的记录，以确定该变化是否对增加消费或一个孤立的事件的趋势。在后者的情况下，支票然后应植物泄漏或设备的故障件周围进行。根据需要，这些可以随后被修复。
标准的消费必须是工厂管理人员可实现的目标，和共同的方法是使用最合适的基础上平均而不是可达到（参见图4.4.4）最佳性能的线。

一旦标准确定，这将是新的能耗基准线。
能量意识的增加将不可避免地导致能源成本和整体工厂运行成本降低，因此更节能的系统。

精确蒸汽流量测量的特殊要求

如在第4座前面提到的，流量计测量速度;对于横截面面积（A）和密度的其他值（P.）需要计算要计算质量流量（QM）。对于任何安装，横截面积将保持恒定，密度（P.然而，压力和干燥度数变化。

接下来的两个部分检查压力和干度变化对蒸汽流量计安装的精度的影响。

压力变化

在理想的世界中，过程中的压力蒸汽线将保持绝对恒定。遗憾的是，这是载荷，锅炉压力控制死区，摩擦压力损失和工艺参数的情况非常少于蒸汽主的压力变化。
图4.4.5示出了占空比为饱和蒸汽应用。以下启动，系统压力逐渐上升到标称5条g，但由于工艺负荷需求在一天中的压力变化。对于非压力补偿的流量计，累计误差可以显著。

一些蒸汽流量表系统没有内置密度补偿，并指定以单个固定的管线压力运行。如果线路压力实际上是恒定的，那么这是可接受的。然而，即使是相对较小的压力变化也会影响流量计准确性。此时可能值得注意的是，不同类型的流量计可能以不同的方式影响。

速度流量计

来自Vortex Shedding流量计的输出信号是仅流速的函数。它与其监测的流体的密度，压力和温度无关。鉴于相同的流速，涡流流量计的未归还输出是相同的，无论是测量3 BAR G蒸汽，17巴G蒸汽还是水。
流错误，因此是在密度误差的函数，并且可以被表示为如等式4.4.1。

示例4.4.1.

作为以下实施例的基础，确定4.2巴g和5.0巴g的干燥饱和蒸汽的密度（ρ）。

例4.4.2

指定为5巴G的涡旋脱落蒸汽流量计在4.2巴g。使用等式4.4.1和示例4.4.1的数据来确定结果错误（ε）。

因此，未补偿的涡流流量计将超过14.42％
由于饱和蒸汽的特征之一（特别是在低压力高达约6巴克）是密度为在压力小的变化而变化很大，密度补偿是必不可少的，以确保准确的读数。
方程4.4.1可以用于产生表示在压力误差在流量的预期误差的图表，如图4.4.6。

差压流量计

从孔板和电池的输出信号采用差动压力信号的形式。测量的质量流速是形状和孔的尺寸，压差的平方根和流体的密度的平方根的函数。给定跨孔板相同的观察到的压差，所导出的质量流量将随密度的平方根而变化。
至于涡流流量计，在除特定压力之外的压力下运行孔板流量计会产生误差。
可以用公式4.4.2来计算的百分比误差。

实施例4.4.3。

在4.2巴g中使用指定为5巴g使用的孔板蒸汽流量计。使用等式4.4.2确定结果百分比误差（ε）。

正误差意味着流量计过度读取，在此情况下，每100公斤的蒸汽的通过，流量计寄存器106.96公斤。
方程4.4.2可以用于产生表示在压力误差在流量的预期误差的图表，如图4.4.7。
当与图4.4.7比较图4.4.6中，可以看出，％误差由于缺乏对于涡旋流量计密度补偿是大约两倍于孔板流量计％的误差。因此，如果蒸汽流将被精确地测量密度补偿是必不可少的。如果蒸汽流量计不包括一个内置的密度补偿功能，那么必须提供额外的压力和/或温度传感器，链接回仪器系统。

干度变化

湿蒸汽的密度高于干蒸汽的立方米。如果蒸汽通过流量计，则不会考虑蒸汽质量，则指示的流量将低于实际值。
干度（χ）已经在模块2.2进行了讨论，但要重申;干度是饱和蒸汽和饱和水的比例的表达。例如，具有0.95的干度蒸汽的千克，含有0.95公斤蒸汽和0.05千克的水。

例4.4.4

作为以下实施例的基础，确定10巴g的干燥饱和蒸汽的密度（ρ），干燥级分为1.0和0.95。

干燥分数对测量差压的流量计的影响

重申关于差压流量计错误，质量流量的早期评论（Q_m）将与密度（ρ）的平方根成比例，并且密度与干燥级分有关。干燥级分的变化将对流量计所示的流动有影响。等式4.4.4可用于确定实际流量与指示流程之间的关系：

将校准所有蒸汽流量计，以在预定的干燥度数（）处读取，通常值为1.可以重新校准一些蒸汽流量计以适应实际条件。
例4.4.5.
来自实施例4.4.4中的数据，确定所述误差百分比如果实际干度为0.95，而不是1.0校准值，并且蒸汽流量计被指示为1千克/ s的流速。

因此，负标志表明流量计欠读数2.46％。等式4.4.4用于编译图4.4.8所示的图表。

干燥分数对涡流流量计的影响

可以认为，干度，合理的限度内，并不重要，因为：

• 涡街流量计测量速度。
• 的水蒸汽与干度，例如，0.95，正比于蒸汽的体积非常小。
• 它是干蒸汽的要被测量的需求的缩合。

然而，独立的研究表明，影响虚张机体的水滴将导致误差，并且随着涡流流量计倾向于在更高的速度下使用，还可以预期水滴的腐蚀。不幸的是，不可能量化这些错误。

结论

准确的蒸汽流量计量取决于以下因素：

• 将压力变化投入到账户 - 压力下会在任何蒸汽系统中都会有所不同，并且如果单独的压力变化可以给出±10％的误差，则可以清晰地指定流量计。蒸汽流量计包必须包括密度补偿。
• 预测的干度 - 干度的测量是非常复杂的;更方便，更好的选择是安装前的任何蒸汽流量计蒸汽分离器。这将确保干度总是接近1.0，而不管供给的蒸汽的条件的。

过热蒸汽

用饱和蒸汽有蒸汽压力和蒸汽温度之间的固定关系。蒸汽表提供这种关系的详细信息。对饱和蒸汽应用密度补偿，它仅需要感测或者蒸汽温度或蒸汽压力，以确定所述密度（）。然后，该信号可被馈送，与流信号一起发送到流量计算机，在那里，假定该计算机包含一个蒸汽表算法，它将然后执行质量流量的计算。
然而，过热的蒸汽接近是气体，在温度和压力之间不存在明显的关系。当测量过热蒸汽流量时，必须同时检测蒸汽压力和蒸汽温度和发信号。流量计仪器还必须包括必要的蒸汽表软件，以使其能够计算过热的蒸汽条件并指示正确的值。
如果安装了没有本仪器的差压型蒸汽流量计，则如果存在过热，则将始终显示流量测量误差。
这是最好的，例如一个例子。

例4.4.6

考虑装有压力读数装置的压力差流量计，但没有温度读数设备。流量计认为这是在10巴克，具有184℃的相应温度读数饱和蒸汽。不幸的是正被测量的蒸汽过热以220℃的温度。
在阅读使用等式4.4.2误差可以基于用于过热蒸汽低于预期的密度来计算。

在这种情况下，仪表会超过5％阅读
使用相同的参数如实施例4.4.6，确定实际的流速，如果流量计显示的250千克的流速/小时。
等式4.4.5可用于计算显示菜单中的实际值。