式（1）

式中： Qm——蒸汽質量流量，單位 ；

C—流出系數；

d—工作條件下節流件的節流孔或喉部直徑，單位 ；

2.1關于蒸汽密度問題

對于蒸汽的流量測量，人們都知道要進行壓力和溫度補償，但是由于對蒸汽性質的復雜程度了解不夠，在整個一套測量系統中，往往只重視差壓、溫度、壓力信號的準確與否，并肯花大力氣盡量使用高精度的變送器，而忽略了密度在測量中的重要地位。其實這個問題只要看一看節流裝置流量方程就非常清楚。

從式（1）中可以看出差壓與密度在測量中是處于同等地位的，然而在實際使用中由于忽視了密度對流量測量的影響，因此往往不重視對密度的認真研究和分析。目前流量類二次顯示儀表（系統）中，蒸汽流量密度的計算，大多數采用的是簡單的數學表達式或查表法，它們的計算精度是值得懷疑的。

工程上應用的水蒸汽大多處于剛剛脫離液態或離液態較近，它的性質與理想氣體大不相同，應視為實際氣體。水蒸汽的物理性質較理想氣體要復雜的多，故不能用簡單的數學式子加以描述。我國沒有制定“水蒸汽熱力學性質表”的國家標準，而是采用國外出版物的水蒸汽熱力學性質表。第六屆國際水蒸汽性質會議成立的國際公式化委員會IFC(International Formulation Committee)制定了用于計算水和水蒸汽熱力性質的IFC公式，并在此基礎上不斷制定新的計算公式，為大家所熟悉的就是“工業用1967年IFC公式”（簡稱IFC-67公式）。我國曾翻譯過美國的、前蘇聯的、西德的水蒸汽熱力學性質表，不管是哪個國家的水蒸汽性質表，凡符合IFC1967公式的數表，都是正確的。目前我國有關的規程已引用了該公式。

隨著工程技術以及科學研究水平的不斷提高，對水和水蒸汽熱力性質計算精度和速度要求不斷提高，IFC-67公式存在的諸如計算精度低、計算迭代時間長、適用范圍窄的缺陷也就越來越明顯起來。因此，在1997年德國Erlangen召開的水和水蒸汽性質國際聯合會（IAPWS）通過并發表了由德、俄、英、加等7國12位科學家組成的聯合研究小組提出的一個全新的水和水蒸汽計算模型，即IAPWS-IF97公式。這兩公式在使用范圍、區域劃分、計算精度上也有一定區別，但在工業蒸汽流量測量常用范圍內（溫度0℃--600℃，壓力0.1MPa—5MPa）,兩公式計算結果偏差極小。

2.2關于寬量程的問題

我們都知道，一般儀表的準確度等級都是用引用誤差表示的，而引用誤差是一種簡化的和實用方便的相對誤差，是儀表在量程處的相對誤差。因此當測量值越接近滿度值，其精確度才越高。但在蒸汽流量計量中，尤其是蒸汽輸送場合，實際的流量范圍往往無法準確確定，實際上流量計往往工作在量程的下限，甚至超出量程下限，這樣就造成了相對誤差變大的后果。因此在設計蒸汽流量計量系統時，應考慮使用寬量程的流量計或具有寬量程補償的系統。

智能化寬量程的差壓變送器和補償功能更為完善的流量計算機的問世，使我們能擁有寬量程的智能化節流式流量計成為可能。歸納起來它應具備三個條件：1.智能化的寬量程差壓變送器（差壓范圍為100：1）。2.差壓變送器與流量計算機之間數字通訊（Hart協議）除能滿足全量程差壓信號傳遞的準確性，而且能夠自動遷移測量范圍。3.流量計算機不僅可根據溫度、壓力等工況參數對工況流量進行修正，還可以實時計算流出系數C、流速可膨脹性系數ε等。符合上述條件的寬量程智能化差壓式流量計，在滿足準確度同時，流量測量范圍可真正達到10：1(或更寬)，節流式流量計的這一飛躍是多項技術進步的成果，它改變著人們對節流式流量計的傳統認識。

2.3關于能量計量問題

熱能是一個狀態參數，不同狀態、等質量的蒸汽含有的熱能相差很大。例如：在壓力為0.8Mpa、溫度為200℃的條件下的過熱蒸汽，每公斤所含的熱能為2838.6千焦；在壓力0.8Mpa溫度為220℃的條件下的過熱蒸汽，每公斤所含的熱能為2884.2千焦，二者相差1.6%。所以，以質量為蒸汽的結算單位不能真實反映蒸汽的價值。針對上述情況，以能量作為蒸汽的結算單位，已不僅是學術界的共識，而且也得到了廣大蒸汽的生產和使用單位的響應，呼吁國家出臺相關標準以進一步科學的規范蒸汽計量，并考慮到人們多年使用蒸汽質量為交結單位的習慣，作為一種過渡，仍應保留以質量為蒸汽結算單位。改動貿易計量單位是一個較復雜的問題，但先在企業內部推行蒸汽的能量計量在技術層面上是可行的，在管理層面將是一項十分有益的實踐。

2.4關于現有系統改造的問題

目前企業的生產裝置自動化水平越來越高，多數采用DCS或PLC系統作為監視和控制系統，企業的計量點也多融入到整個系統中。在這些系統中，對于蒸汽流量的補償計算模型在軟件程序上是存在不足的，如果修改這些系統的程序存在著技術力量限制和影響整個系統實時性、整體性、安全性的危險，大多數企業是不愿意動DCS的程序的。因此，在計量改造中，我們需要找到一種既能滿足計量準確的要求，又不破壞整個儀表控制系統框架，與DCS或PLC有很好融合性，適合于數據上網的方案。

3、蒸汽流量計量儀表配備方案

3.1我們應該有一個什么樣的蒸汽計量系統？

要做好蒸汽計量，我們首先應該回答“我們應該有一個什么樣的蒸汽計量系統？”這樣一個問題。我們認為，一個合理、先進的蒸汽計量系統應該具有以下特征：

（1）現場儀表符合準確度要求、免維護、故障率低，穩定性好（檢定周期可以較長）。

（2）補償完善且補償的算法符合相關標準。

（3）具有能量計量的功能。

（4）具有較寬的量程。

（5）具有歷史數據存儲、事件報警等管理功能。

（6）便于實現網絡化。

3.2一次儀表配備方案

我們推薦的蒸汽流量計量一次儀表是YJLB一體化噴嘴流量計，并配套溫度、壓力變送器進行溫度、壓力補償。

節流式流量計在蒸汽計量中占有重要的地位。節流式流量計技術成熟，特別是標準節流裝置按標準（ISO5167-2003E、GB/T2624-1993）設計、制造就無須實流標定，是其它流量計無法比擬的。在蒸汽測量研究上，國內外學者用標準節流裝置進行了大量的試驗，給出了修正的數學模型，所以采用標準節流裝置測量蒸汽有明顯的優越性。實際上，目前我國占蒸汽用表90%以上的仍采用標準孔板節流裝置。因此我們采用標準節流裝置。之所以選則噴嘴而不是孔板，原因如下：

標準孔板的一個缺點是入口直角銳利度在流體沖刷下易發生鈍化，據悉國內有關部門曾對新裝孔板進行跟蹤校驗，在孔板連續使用2—3個月時，鈍化引起流出系數偏度在1—3%，各別嚴重的在4%以上，這已引起了人們的高度重視。目前，解決標準孔板鈍化問題的最好方法是采用標準噴嘴，由于噴嘴的入口為光滑曲面，不易磨損（見圖1）。它的流出系數非常穩定，所以JJG640-94規程規定ISA1932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%)，長期運行情況表明，由于噴嘴在結構上的優勢具有耐沖擊抗變形的優點，適應于高溫、高壓、高流速介質。

節流式流量計的系統構成比較復雜，有較長的引壓管，容易阻塞，冬季運行還需對引壓管、冷凝系統進行保溫、伴熱，稍有不慎便造成故障，且儀表的維護工作量大。YJLB一體化噴嘴（見圖2）很好的解決了上述問題，一體化噴嘴是將節流件和差壓變送器做成一體，并裝有防凍隔離器（專利號：ZL200520127402.4），不僅縮短了引壓管線，還省去了冷凝和排污系統，使系統構成簡單，無需保溫供熱，在減少維護量的同時，也節省了能