蒸汽流量計(jì)是一種測(cè)量管道流體流量的裝置，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，性能穩(wěn)定，使用可靠，適應(yīng)惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，**應(yīng)用于煤礦瓦斯抽采氣體流量測(cè)量。然而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中常常會(huì)遇到：測(cè)量數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確？蒸汽流量計(jì)測(cè)出的量是工況量、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的量、還是常溫狀態(tài)下的量？計(jì)算公式種類很多，應(yīng)該用哪一個(gè)？所用的公式是否正確？等等問(wèn)題。因此，對(duì)蒸汽流量計(jì)測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)、公式來(lái)源進(jìn)行分析，找到正確的公式，然后對(duì)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析解釋。
1 蒸汽流量計(jì)結(jié)構(gòu)及測(cè)定原理
1.1 結(jié)構(gòu)
在管道里插入1個(gè)與管軸垂直的金屬板，金屬板中心為1個(gè)圓孔，孔的中心位于管道的中心線上，孔板稱為節(jié)流元件。在孔板進(jìn)氣側(cè)距離孔板1個(gè)管道直徑的位置，安裝1個(gè)測(cè)壓管；在孔板出氣側(cè)距離孔板半個(gè)直徑的位置，安裝1個(gè)測(cè)壓管。通過(guò)測(cè)壓管測(cè)出管道內(nèi)氣體的2個(gè)壓力，2個(gè)壓力之差代入公式就可以計(jì)算出流量。如圖1。
流體在管道截面I－I以前，以一定的速度流動(dòng)，管內(nèi)靜壓力為p1。由于節(jié)流元件的孔徑小于管道內(nèi)徑，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流元件時(shí)，流體截面突然收縮，流速加快，靜壓降低。當(dāng)流體流過(guò)圓孔以后，由于慣性作用，流體截面繼續(xù)收縮一定距離，到流體截面*小處，流體截面*小處（圖2中Ⅱ－Ⅱ）稱為縮脈，流體在縮脈處的流速*，動(dòng)能*，靜壓*。流體流過(guò)縮脈后，流體截面開(kāi)始逐漸擴(kuò)大，到管道截面Ⅲ－Ⅲ處，流體截面恢復(fù)到整個(gè)管道截面。
1.3 蒸汽流量計(jì)測(cè)量原理
根據(jù)伯努利原理：流體在等高流動(dòng)時(shí)，流速大，靜壓就小。數(shù)學(xué)表達(dá)式為：。那么，流體從低速變?yōu)楦咚俸螅o壓也會(huì)從高壓p高變?yōu)榈蛪簆低，高壓p高與低壓p低之差△p（△p=p高－p低）的大小與流量有關(guān)，流量越大，△p也越大。因此，我們可以通過(guò)測(cè)量△p，推算出流量。
2 蒸汽流量計(jì)公式來(lái)源
根據(jù)單位質(zhì)量能量守恒方程有：
（1）
流動(dòng)連續(xù)性方程：
（2）
式中：p1、p2分別為截面Ⅰ－Ⅰ和截面Ⅱ－Ⅱ處的*壓力，Pa；υ1、υ2分別為截面Ⅰ－Ⅰ和截面Ⅱ－Ⅱ處的平均流速，m/s；ρ1、ρ2分別為截面Ⅰ－Ⅰ和截面Ⅱ－Ⅱ處流體的密度，kg/m3；S1為管道的截面積，m2；S2為流體收縮到*小處的截面積，m2；S0為孔板中心圓孔面積，m2；g為重力加速度，m/s2。
對(duì)于不可壓縮流體，ρ1=ρ2=C（常數(shù)）。對(duì)于可壓縮流體，暫設(shè)ρ為常數(shù)，推導(dǎo)出流量方程后，再引入膨脹系數(shù)。因此，由式（1）可得：
所以：
流體通過(guò)截面Ⅱ－Ⅱ的流量為：
式中：a為孔板結(jié)構(gòu)特性系數(shù)，為流速收縮系數(shù)，m為孔板中心圓孔面積與管道面積之比，d為孔板中心圓孔直徑，m；D為管道直徑，m；Q為流量，m3/s。
則：
對(duì)于可壓縮氣體，因p2＜p1，所以ρ2＜ρ1，引入膨脹系數(shù)，方程式為：。由于壓力對(duì)密度影響很小，ρ2與ρ1近似相等。所以對(duì)于可壓縮流體，膨脹系數(shù)ε可以省略。
又：
所以：
又因：
式中：p0、V0、T0、ρ0、M0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的壓力、體積、溫度、密度和質(zhì)量；p、V、T、ρ、M為工況狀態(tài)下氣體的壓力、體積、溫度、密度和質(zhì)量。
所以工況狀態(tài)下氣體的體積流量計(jì)算公式為：
（3）
設(shè)：p3、Q3、T3為常溫狀態(tài)（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，20℃）下的壓力、體積、溫度；則：p3=p0=101325Pa；T3=273+20=293K。
所以：又因：ρ0=（1－0.00446C）×1.293
設(shè)：
所以：
設(shè)：k=60.677ad2，則：
（4）
上述各式中：Q為常溫狀態(tài)下管道內(nèi)氣體體積流量，m3/min；△p為蒸汽流量計(jì)測(cè)出的壓差，Pa；C為瓦斯?jié)舛龋籶為管道內(nèi)氣體的*壓力，Pa；T為管道內(nèi)氣體的*溫度，K；k為實(shí)際孔板流量特性系數(shù)；a為孔板結(jié)構(gòu)特性系數(shù)，可查《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表8－7－69得到；d為孔板中心圓孔直徑，m；b為瓦斯?jié)舛刃Ｕ禂?shù)；δp為壓力校正系數(shù)；δt為溫度校正系數(shù)。
上一條：
電磁流量計(jì)運(yùn)作中造成常見(jiàn)故障的**類為儀表
下一條：
無(wú)電ji式電磁流量計(jì)
