蒸汽流量计的准确测量是国内外工程界面临的一个难题。虽然测量流量的设备和仪器很多，例如涡轮流量计、电磁流量计、孔板流量计，以及近年新开发的涡街流量计等，但都因使用温度的限制或精度不够而难以用于高温过热蒸汽流量的精确测量。以目前国内最常见的孔板流量计为例，准确测量范围较窄.在流量为额定值的3O%以下时，测量值偏小而引起较大误差，当流量小于10%额定值时，已经感测不到压

差。而且孔板使用一段时间后困磨损将引起很大的附加误差；同时孔板会造成约0.3kg／cm的压力损失，热阿中通常存在多级流量测量系统，由孔板压损造成的能量损失是巨大的；另外孔板安装需断开蒸汽管道.初装和更换工作都非常复杂。针对以上情况，我们研制了一种适用性强、性能先进的智能探针式蒸汽流量计的研制，用于热电厂和化工厂的蒸汽流量的测量。本系统经中国计量科学研究院空气测试，在全量程范围内误差小于0.9%

2、系统结构与原理

测试系统由一次仪表和二次仪表构成。

一次仪表包括速度探针、温度传感器、压力传感器及压差传感器；二次仪表有温度变送器、压力变送器、压差变送器与自行研制的智能流量积算仪。

2.1智能探针式蒸汽流量计系统结构图(图2-1)

2.2系统铡试原理

2.2.1速度探针测速原理

气动速度探针是一种小尺寸的小金属管形探针。置于气流中可以测得气流静压及总压与静压之差。当气流速度比较低时气流速度与总压——静压差之间有以下的关系：

由于制造上的误差，探针所测得压力可能与真实的压力有一定的偏差，可以通过校正系数进行修正：

在流量测量系统中，由气动速度探针取得压力P和压差（△P），通过压力传感器和压差传感器，也输出电信号。这些信号经转换处理后再流量积算仪中按上式运算后得到被测流量G，直接显示出来。管道直接d作为已知量置入计算程序中。通过对探针的校正试验和对管道的速度剖面测量确定K的计算公式，运行中K根据公式动态修正。

3、流量积算仪的功能与实现

3.1流量积算仪具有以下功能

(1)参数设定：可设定工质温限、压力限、压差限、管径、最大流量、系统修正系数以及滤波时间间隔等；

(2)信号变换及处理：把采集到的三路电流信号转变为电压信号，再转变为数字信号，并对信号进行时间常数可变的数字滤波处理(时间常数设定值不影响精度)；

(3)采样计算；每间隔所设定时间，根据转换得的数字信号计算流量，根据雷诺数，进行补偿计算；

(4)计算结果显示：可显示瞬时流量、累积流量、瞬时热量和累积热量，并能显示当前温度、压力、压差值；

(5)数据保存：对设定值和累积值能长期保存；

(6)具有指示瞬时流量的D／A输出，该输出标准电压(0~5V或1～5V)和电流信号(0～10mA或4～20mA)，可作为记录仪等工业仪表的输入信号；

(7)可通过串行通讯口(RS232或RS485)同上位机传递数据和命令；

(8)可附加开关量控制模块，以根据计算或上位机命令对现场机构进行简单控制；

(9)可连接微型打印机打印测量数据和曲线。

3.2流量积算仪功能实现

3.2.1硬件实现口

本仪器采用Inte18098为中央处理器，配合多个外部模块完成整机功能。同时具有扩展插槽，可扩展附加功能(见上述功能7—9)。仪表中还具有监视功能的WATCHD0G，使仪表运行时不会锁死，从而保证计量的连续性。整机结构及各模块的关系如图3—1所示：

3.2.2软件实现口

本软件用PL／M语言编写，由一个主程序和两个中断服务程序构成。主程序负责整机的运行以及对计算模块和设定模块的调用，两个中断服务程序分别负责显示的切换和采样及仪表的时间基准。程序模块及结构如图3—2所示

4、系统标定与测试

4.1系统标定

本系统应用速度一面积法测流量，对于不同的蒸汽管道和不丽的蒸汽流速，前面式(2—4)中的修正系数K值不丽而不同的静压皮托管校正系数ζ也可能互异，为了保证测量系统的准确性和一致性，需要对K值与ζ进行标定。我们称之为原理性标定和一致性标定。

4.1.1原理性标定

从流体力学角度出发，根据相似原理，两个几何上相似的流束，如果它们的雷诺数相等，则流束在流体动力学上是相似的，这时其流量

(出)系数也是相等的。基于这个原则，对蒸汽流量计标定时，只需以压缩空气为工质，得出在不同雷诺数下的流量修正系数.即K~f(Re)，这一关系式适用于其它工质。

在中国计量院真空吸入式流量计标定装置上，我们对整个流量计系统进行了全流量范围的标定。得到了五种流量(雷诺数)下的流量修正系数，并拟合出K~f(Re)的连续曲线，对流量计计算流量做动态(修正系数随流量变化)修正。

4.1.2一致性标定

把原理性标定中使用的皮托管作为基准皮托管，其它皮托管与它在本实验室的射流式校正风洞上进行标定，得到各皮托管的校正系数ζ。

4.2系统测试

我们对3套标定后的系统在中国计量科学研究院以空气为工质进行流量测试在从240(小于zog额定流量)至132Okg/h的流量范围内，误差均在±0.9以内。

5、特点与应用前景

智能探针式蒸汽流量计的优点是十分显著的：气动探针仅是一根几毫米粗的管子，不仅压力损失极小，而且不会破坏管道内汽流的流动状态，大流量和小流量时均可获得较高的测量精度，安装维修又极为方便；另外，与气动探针相匹配的二次仪表，采用压电转换式压力和压差变送器，其体积小巧，可靠性好，工作稳定，测量精度高，易于维修，且价格可以接受；而流量积算仪，功能完备、操作简单、准确度高、扩展能力强。