蒸汽流量計安裝說明

    1 蒸汽流量計介紹

    差壓式流量測量已占流量測量儀表的50%左右，各種元件的精度已越來越高，其配套的差壓變送器精度已達0.075％～0.04％，因此安裝引起的誤差逐漸成為主要因素。雖然安裝方式是傳統的，有根據的，但有些過細的環節，還需根據現場情況改進安裝方式，本文以蒸汽和濕氣體為例進行說明，并提出校正方法。

    什么是靜壓誤差，差壓變送器的差壓刻度通常是在負壓室通大氣的條件下校驗的，安裝到現場通入實際使用靜壓校零時，往往發現零位輸出與負壓室通大氣校驗時的零位輸出不一致。這種正負壓室通入相同靜壓得到的零位輸出偏離通入大氣校驗時的零位稱為靜壓誤差。

    下面對造成靜壓誤差的幾種情況予以分析。

    2　差壓變送器測濕氣體時高低壓室內積水問題

    圖1（a）所示是典型的節流式差壓流量計信號管路安裝圖，在被測流體為濕氣體時，冷凝液理應不會進入差壓變送器高低壓室，但從現場反饋信息來看，實際情況是有時還會有微量水滴進入高低壓室。變送器差壓范圍較低時，此微量水滴會引起儀表零點的明顯漂移。有些差壓變送器設計有兩個排放口，打開下排放口就可將凝液順利排出。但是若采用早期變送器只有中部一個排放口，打開此口無法將高低壓室內的凝液排凈，最后只得將變送器拆下，將凝液從信號輸入口中傾倒出來。

                                 圖1　被測流體為濕氣體時信號管路安裝示意

    高低壓室內積液的現象，經進一步分析，應該是變送器上方的一段管路由于環境溫度變化將信號管中的水蒸氣凝液沿著信號管往下流入高低壓室。

    防止冷凝液流入高低壓室最簡單易行的方法是消除變送器上方的一段信號管路，將信號管路從下方引入變送器，如圖1（b）所示，這樣，即使高低壓室內有微量冷凝液，也能依靠其自身重力沿著管路自動流回母管或沉降器。實踐證明，這一方法是有效的。

    2.1　關于差壓變送器引壓管直接進入差壓計討論：

    （1）有些微差壓系統，微差壓為50~100Pa，即5~10mmH2O，如果引壓管有死區，只要積液1mm，就有10Pa的誤差，誤差達20%。因此連接必須差壓計在上沒有死區（靜壓誤差）。

    （2）濕氣體為了使氣體中積液返回管道，安裝時需差壓計在上，孔板在下。

    （3）低壓蒸汽，如果溫度低于差壓計允許溫度，可以差壓計在上，省卻冷凝容器的方案亦有地方試用。

    （4）在以上1，2，3情況下，引壓管需略大（內徑Φ12及以上）。

    2.2　差壓變送器靜壓誤差的現場消除方法

    差壓變送器在制造廠出廠前零點作為一個重要指標檢驗過，但是殘存的靜壓誤差在儀表投運時還必須在使用現場輸入實際靜壓對靜壓誤差再一次檢查校核。其方法是向正負壓室通入相同的靜壓，在圖1（b）所示的系統圖中，將三閥組的高低壓閥中一個打開，另一個關閉，將平衡閥打開，如果懷疑正負壓室內尚未充滿被測介質，則可通過正負壓室上的排氣（或排液）閥排凈積氣（或積液），然后檢查變送器的輸出。

    有的差壓變送器帶有開平方功能和小信號切除功能，在檢查靜壓誤差時應將小信號切除功能暫時解除，以觀察真正的零位。差壓變送器的輸出也可在流量顯示儀表或DCS中讀出，為了讀出真正的零位輸出，也需將小信號切除功能暫時解除。

    將差壓變送器與流量顯示儀表配合起來檢查零位輸出，如果零位存在偏差，則可能的原因如下：

    （1）差壓變送器靜壓誤差；

    （2）差壓變送器安裝位置偏離正確位置引起零點偏移；

    （3）流量顯示儀表零點偏差。這種偏差的代數和不會很大，最終是通過差壓變送器的零點校準予以消除。因此儀表投運前這一檢查校準環節是開表投運操作中的重要一環。

    差壓式流量計經過上述的靜壓誤差及零點檢查校準后，就可關閉平衡閥，開足高低壓閥，投入運行。

    3 測蒸汽垂直管道導壓管引向對儀表示值的影響

    節流裝置導壓管的作用是將節流裝置所產生的差壓信號不失真地傳遞到差壓變送器，但從現場的實際情況來看，導壓管的配置這看似簡單的事情還是存在很大問題。

    最嚴重的問題是安裝在垂直管路上的測量蒸汽流量的節流裝置，按照信號不失真傳遞的要求，導壓管的結構應如圖2所示。

圖2 正確的導壓管連接

    GB/T2624-2006中規定的差壓式流量計工藝管道全為水平方向，當實際應用中，垂直方向的管道無法避免，因此按照信號不失真傳遞的原理就有了如圖2所示的結構，在該圖中，切斷閥采用直通閥（直通閘閥或球閥）后，只要冷凝器一端導壓管略高于節流裝置的一段，則從冷凝器溢出的冷凝液就可通暢地流回母管，兩只冷凝器中的液位可保持等高，管中的蒸汽也可正常地向冷凝器的上部補充，從而實現正常的汽液交換。但是有不少儀表廠供應的卻是如圖3所示的結構，這種導壓管連接方式的優點是外觀漂亮，但卻損害了它的基本功能。

    在圖3中，正端導壓管內冷凝液仍可通暢地流回母管，但負端導壓管卻不能，一定要到管內積滿冷凝液后才會向母管溢出，一次兩只冷凝器中的液位高度不一致，假定負端冷凝器中的液位高度同導壓管左端一樣高，則負壓端冷凝器中的液柱高度就比正壓端高度約高16.5mm，因為環室上兩個管口之間的距離為33mm。其實，負壓端冷凝器內的液位高度并非總是同導壓管左端一樣高，而是可能高些，也可能低一些，因此就增加了不確定因素。

圖3 不正確的導壓管連接

    導壓管連接的不正確，使得流量計在相對流量較小時出現明顯的偏低。例如有一臺差壓式流量計，△p_max=20kPa，在qm=20%qm_max時，節流裝置送出的差壓信號為800Pa，由負端冷凝器內液位偏高引起的附加差壓以165Pa計，則相應的流量示值就減為17.8%FS，誤差為2.2%FS。

    在使用現場，法蘭1″取壓也用的較多。由于這種取壓節流裝置的兩個取壓口之間的距離比環室取壓大的多，所以上述的導壓管引向不合理引起的誤差相應增大，即附加差壓約為249Pa，相應的流量示值減為16.6%FS，誤差為3.4%FS。

    4 測蒸汽導壓管切斷閥的影響

    在測量蒸汽配冷凝器時如選用針形閥，因流路曲折不暢，特別流量較小時，示值不穩定，因此建議采用閘閥或球閥，其流路沒有彎曲，通徑大，從現場使用來看，相對流量為10%FS時，都能穩定指示。

    5 徑距取壓節流裝置測蒸汽安裝不合理引入的誤差

    大口徑節流裝置的取壓方式，人們往往喜歡采用徑距取壓。這種取壓方式的兩個取壓口之間相距1.5D，而管徑又較大，所以取壓口之間的距離較大。在安裝過程中稍有疏忽，就會引入誤差。圖4所示為水平安裝的徑距取壓節流裝置，用來測量蒸汽流量。規范要求，正端和負端取壓管在母管上的開口高度應相同，兩個冷凝器的高度也應一致。如果施工疏忽造成即使10mm的高度差，用肉眼也難以分辨，但會引起實際流量為零時，仍有100Pa左右的輸出。

圖4　水平安裝的徑距取壓節流裝置

    如果差壓上限△p_max為60kPa，在流量為70%FS時，這一不應有的差壓引入的流量示值誤差約為0.17%FS；而在流量為20%FS時，這一不應有的差壓引入的流量示值誤差達4.2%FS，因此應引起注意。

    圖5所示為一個垂直管道上安裝的徑距取壓節流裝置，用來測量蒸汽流量。如果安裝不合理，引入的誤差更是驚人。在圖5中，正壓管的垂直部分管內應充滿蒸汽，或蒸汽以緩慢的速度向冷凝罐補充，而冷凝罐內的凝結水經溢流口沿著垂直管的內壁流回母管。但若這導管的坡度不合理或選用針形閥作為取壓閥，很容易導致凝結水在垂直管內憋住，引起驚人的測量誤差。

圖5　垂直管道上安裝的徑距取壓節流裝置

    下面以一個實例來說明安裝時應注意的重要問題。

    某公司的熱電廠經一根DN400的管道向化工廠供汽，供方在管道始端、需方在管道終端各裝一套由同一個儀表廠制造的DN400蒸汽流量計，兩套儀表的蒸汽孔板計算書表明，兩副孔板的計算參數完全相同，可是儀表投入運行后，供方的一套流量計示值嚴重偏低，只能以接受方表計數據作為計算依據。有關人員對這套儀表的各個部分進行多次檢查，均未查出原因所在，最后，儀表維修工只能將差壓變送器的零點向負方遷移來湊答數。巧合的是測量起點遷移到-6kPa左右，兩套流量示值就趨一致，而且流量變化時，仍能基本保持一致。

    懷疑應當充滿蒸汽的正端導壓管內被凝結水占據，從而產生6kPa的偏移。于是建議拆開保溫層檢查導壓管內究竟是蒸汽還是凝結水。待拆開保溫層后，發現這段垂直導壓管是冷冰冰的，只在排污掃線時導管才是燙的，顯然，這段管道內已被凝結水占據。進一步分析垂直段積水的原因，發現所配用的根部閥是針形閥，而且安裝根部閥的一段不僅沒有合理的坡度，相反在導管的轉彎處還略低了一些。后來建議將垂直段導管截去數厘米，使根部閥處的水平段左低右高，滿足坡度要求。

    蒸汽流量計安裝前準備：

彎管流量計由彎管傳感器、智能顯示儀表、差壓變送器及一些閥門組件（三閥組、三通旋塞閥、針型閥、冷凝盤等）組成。當流量測量需溫度、壓力補償時還應配備壓力變送器，溫度傳感器。組件如下圖所示：

智能二次儀表	差壓變送器	壓力變送器	溫度傳感器
三閥組	針型閥	三通旋塞閥	冷凝盤

彎管流量計的安裝：   

安裝上大體分為兩種：液態流量計的安裝和氣態流量計的安裝。下面以液態流量計（蒸汽流量計）的安裝為例介紹流量計的安裝以及注意事項：

一、傳感器的安裝

安裝示意圖如下：

二、傳感器安裝條件以及其它注意事項

 1.彎管傳感器盡量選擇水平安裝；

2.彎管傳感器直管段要求為前5D后2D；

  3.為合理的避免流量計導壓管部分出現積液積氣的現象，針對不同的測量介質要采取不同的處理方案。液態介質：導壓管的水平部分應向下保持1/10的傾斜，氣態介質：導壓管自根部起要一直保持向上趨勢，直至進入差壓變送器；

4.高低壓側引壓管應保持在同一高度，并盡量并攏在一起平行走管。為防止兩側引壓管內出現溫差或引壓管內水發生凍結，必要時還應采取保溫，伴熱等措施；

  5.引壓管較長時應固定在支架上，以防止震動。

1、流量計的組成 氣體流量計配置表   組       件 規格型號 數   量 彎管傳感器 管徑（DN） 1 彎管流量計主機（液晶） ZWLB－2000 1 差壓變送器 EJA110 1 壓力變送器 BP880 1 溫度傳感器  Pt100 1 三閥組件 1151-150 1 三通旋塞閥 X24F－40P 2 針型閥 J21H 1     蒸汽流量計配置表 組   件 規格型號 數量（臺） 彎管傳感器         DN 1 彎管流量計主機（液晶）   ZWLB-2000 1 差壓變送器 EJA110 1 溫度傳感器 Pt100 1 壓力變送器        BP800 1 冷凝盤 PL-14 2 冷凝圈 PQ-14 1 三閥組 1151-150 1 針型閥 J21 5   液體流量計配置表 組   件 規格型號 數量（臺） 彎管傳感器       管徑DN 1 彎管流量計主機（液晶）     ZWLB-2000 1 差壓變送器 EJA110 1 三閥組 1151-150 1 針型閥 J21 4   2、各配件的安裝 1).差壓變送器應固定在彎管傳感器的下方（測量介質為氣體時差壓變送器應固定在傳感器的上方），差壓變送器與傳感器之間由閥門組件、導壓管連接； 2).若需要溫壓補償時溫度傳感器、壓力變送器應安裝在原管道上； 3).顯示儀表采用國際標準的卡入式結構，將儀表輕輕推入表盤即可，應注意儀表的良好接地，并要避開強電，強磁場干擾環境； 4).信號線接法請參照儀表上方接線示意圖（注：信號線應選擇兩芯屏蔽線）；                                                                          3、智能液晶表接線圖 1）智能液晶表Ⅰ型接線圖： 差壓變送器正極接到儀表1A上，負極接到儀表1B上； 壓力變送器正極接到儀表3A上，負極接到儀表3B上； 將2B、2C短接，接到溫度傳感器PT100的一端，PT100另一端接到2A上。 2）智能液晶表Ⅱ型接線圖： 差壓變送器正極接到儀表P+上，負極接到儀表1B上；1C和P-短接。 壓力變送器正極接到儀表P+上，負極接到儀表2B上；2C和P-短接。 將3A、3B短接，接到溫度傳感器PT100的一端，PT100另一端接到3C上。 彎管流量計的調試：   一、按系統配置的要求，檢查所有設備、管道、閥門、接頭、信號線、接線端子、插頭等是否安裝齊全、正確、牢靠，且管道和設備有無堵塞和泄露現象，信號線有無接錯、正負極顛倒、短接和斷線。必須確認無誤后方能進行系統調試工作。  二、給主機送電。  三、溫度傳感器和壓力變送器投運十分簡單，基本上接通導線和打開測壓閥門就可以正常運行了。  四、差壓變送器的投運可按以下步驟進行（以測量蒸汽介質為例） 1.將三閥組件正負壓閥關死，平衡閥打開，這時可進行差壓變送器的零位調整； 2.打開彎管傳感器正負壓側的一次閥，再打開兩側排污閥，用蒸汽徹底吹掃導壓管，其目的一是清潔導壓管，二是將導壓管內的空氣徹底排凈，直到認為滿意為止。（注意：此時三閥組件正、負閥必須關閉） 3.關閉排污閥，讓蒸汽在導壓管中自然冷凝，直到整個管道內全部充滿冷凝水為止。當導壓管中已有足夠的冷凝水時，可將三閥組件的正負壓閥打開、平閥關閉，讓冷凝水分別進入差壓變送器正負壓室中。為保證差壓變送器在負壓室中的殘余氣能全部排除干凈，可適當打開正負壓室的排氣閥排氣。 4.由于冷凝水的積沉需要一定的時間，因此開始差壓變送器的示值不會準確，等冷凝水完全充滿整個測量系統（包括導壓管、差壓變送器的正負壓室和取壓體）后，差壓變送器的指示即趨于正常。 5.所有變送器都投運正常后，再檢查設定或修改各有關參數值（如：彎管傳感器管徑、差壓、溫度、壓力測量范圍值、上下限報警值等等）并確認與現場實際情況相符無誤，主機就可以正式投運行。 6.到此為止，系統進入正常運行狀態。