蒸汽渦街流量計在蒸汽現場的實際應用

    測量蒸汽流量雖然有很多種方法。但是蒸汽渦街流量計在蒸汽流量測量中扮演著重要角色，尤其是在管徑不是特別大，溫度不是特別高的中低壓蒸汽的流量測量中，更是有“半壁江山”之譽。蒸汽渦街流量計在應用的過程當中也有較多的弊端，為此總結西森蒸汽流量計在現場應用的情況，希望有助于現場的應用。蒸汽經過長距離輸送后往往因為損失熱量而出現部分蒸汽凝結成水滴，產生兩相流的問題。

    蒸汽嚴重帶水會使渦街流量計出現“漏脈沖”現象，嚴重時甚至全無輸出脈沖。在渦街流量計的上游進行充分疏水，能使這一問題得到解決。

1、概述
    干蒸汽在長距離輸送過程中，會因熱量損失而出現部分凝結，導致蒸汽干度降低，變成濕蒸汽。目前使用的流量計都是在單相流動狀態下評定其測量性能，現在還沒有以單相流標定的流量計用來測量兩相流時系統變化的評定標準。但是，兩相流是客觀存在的，它對流量測量的影響也是無法避免的，盡管困難較多，人們還是在想方設法研究其對流量測量影響的機理，并采取相應的對策，提高流量測量精度。

2、蒸汽嚴重帶水對渦街流量計測量結果的影響
    人們用干度X來描述濕蒸汽中氣相與濕蒸汽總量的質量比，也用濕度Y來定義濕蒸汽中水滴與濕蒸汽總量的質量比。當x=100%時，y=0，這時的蒸汽為干蒸汽。當x＜100%時，y＞0，這時的蒸汽為濕蒸汽。濕蒸汽中的水滴是液相，而濕蒸汽的干部分是氣相，顯然，濕蒸汽屬兩相流體。

   （1）X≥95%時，研究結果認為，蒸汽干度較高（X≥95%）時，流體表現為均相流動，蒸汽中的小水滴懸浮在氣相中，這時，渦街流量計能正常工作。

   （2）X<95%時，蒸汽的干度在小于95%后若進一步降低，除了懸浮在氣相中的約5%（質量比）的水滴外，過量的水滴。在蒸汽中的分布將失去均勻性，它們在圓形截面管道中的流動狀況更加復雜。

    ①在水平管道中的流動：水平管中氣液兩相流動結構同氣液兩相體積比及流動速度有關，在蒸汽管道中，由于凝結水在濕蒸汽中的體積比畢竟很小，所以常表現為分層流動結構，這使得從水平管道底部引出的疏水管，能收到很好的疏水效果。當流速特別高的時候，也會表現為環狀流動，即管壁上有液膜，管道中心部分為帶液滴的氣核，由于水平流動時重力的影響作用，下部液膜要比上部管壁的厚。

    ②在垂直上升管道中的流動：在垂直上升管道中，氣液兩相流動的基本結構有細泡狀流動結構、彈狀流動結構、塊狀流動結構、帶纖維的環狀流動結構和環狀流動結構。但是由于凝結水在濕蒸汽中的體積比較小，所以過量的水在上升管道中的流動常表現為環狀流結構，但當帶水量特別大的情況下，也會表現為帶纖維的環狀流動結構。其中，纖維狀流體其實是連成條的凝結水。

    ③在垂直下降管道中的流動：在垂直下降管道中，氣液兩相流動的結構與作垂直上升流動時的結構很相似，但有不同，不僅流動方向相反，而且在平均流速相同的情況下，垂直下降管道中液體的流速比垂直上升管道中液體的流速快得多。這種環狀流動結構，人們在凝結水疏水現場很容易得到證實。凝結水疏水器一般均并聯安裝一只旁通閥，疏水器的出口往往配有一段垂直向下的短管，如果將疏水器關閉，改用走旁通疏水，則會觀察到氣液混合物從垂直管道口中流出的表現，液體有明顯的附壁現象，但同時，氣體從管中央噴出時，也夾帶有一些液滴。
   

 ④流動結構分析的復雜性

    上面只是粗略地分析帶水的蒸汽在管道中流動時的表象，而且知道不同的流動結構同流體的流速和帶水量有關。而要進一步弄清楚這方面的數量關系卻是困難的。因為到目前為止，人們在這方面做的實驗研究還很少，而它們之間的關系又是極其復雜。但是，這些粗略的分析對渦街流量計的一個特有的現象——漏脈沖，能提供一定的幫助。

3、蒸汽渦街流量計的“漏脈沖”現象
    人們很早就發現蒸汽帶水較多時，渦街流量計會出現“漏脈沖”現象，即在蒸汽流速平穩的情況下，渦街流量計應有與流速成正比的穩定的脈沖輸出。但是有時卻發現儀表的輸出脈沖卻莫明其妙地少了，從記錄到的輸出脈沖在二維坐標上的分布情況也能清楚看出，應當近似均勻分布的脈沖卻在某一處少一個脈沖，嚴重的時候，是少了很多脈沖，最嚴重的時候是完全沒有脈沖。這可能同分布不均勻的體積較大的液滴撞擊在旋渦發生體上，抑制了渦列的形成有關。

4、疏水點的合理布置
    疏水點的合理布置對充分疏水有關鍵性的作用。凝結水的捕捉口太細，與蒸汽一起高速流動的凝結水，可能會有一部分不被捕捉口所收集，而流到下游。

5、結束語
    ①濕蒸汽就屬性而言是兩相流體，但在濕度不高的情況下，可將其當作單相流體并用一般的流量計進行測量。
    ②蒸汽嚴重帶水，將使渦街流量計出現“漏脈沖”現象，更嚴重時，渦街流量計會完全沒有脈沖輸出。
    ③對于蒸汽嚴重帶水影響渦街流量計正常測量的情況，常用的處理方法是在渦街流量計上游的適當位置充分疏水。合理布置疏水器，使濕蒸汽的干度盡量提高，能保證渦街流量計正常測量。