供熱計量改進與防竊熱研究

孫　榮

(石家莊華電供熱集團有限公司，石家莊　050041)

?

供熱計量改進與防竊熱研究

孫榮

(石家莊華電供熱集團有限公司，石家莊050041)

摘要:熱網運行中的熱損失是熱網經濟運行的一大障礙，以石家莊華電供熱集團有限公司汽網作為研究對象，從流量計量技術入手，結合公司計量管理需求，提出供熱計量改進方案以及防竊熱措施，為企業節能降耗提供參考。

關鍵詞:供熱機組；管損;流量計;誤差分析;防竊熱

1概述

石家莊華電供熱集團有限公司汽網承擔著石家莊市東部城區約1 500萬m2供熱任務,蒸汽管網大致可分為6條采暖主干管和9條工業用熱管道，2015-2016年采暖季平均熱負荷663 t/h，熱用戶約450戶，采暖季蒸汽管網管損10.13%，同比升高2.37%。

2管損原因分析

在供熱管網中，熱源廠出口關口表總量與所有用戶表總量之差為管損。管損偏高不僅造成巨大的能源浪費，同時使企業的經濟效益受到嚴重影響，因此,必須采取有效措施進行控制，提高能源使用效率，維護企業經濟利益。蒸汽管網管損產生的原因有以下幾方面。

a. 蒸汽傳輸過程中的自然損耗。由于蒸汽在管道傳輸中有自然散熱、泄漏等情況，并且隨著溫度、壓力的降低，蒸汽凝結成水，產生熱損。

b. 儀表計量誤差。由于計量儀表參數設計不合理、儀表老化穩定性差、計量系統安裝不規范等因素造成了儀表計量誤差。

c. 用戶竊熱。

3流量計量準確性分析及改進措施

目前公司蒸汽計量以孔板流量計和渦街流量計為主，在實際運用中，由于安裝、選型、使用不當等原因，2種流量計都會產生較大的測量誤差，影響儀表的計量準確性。

3.1孔板流量計測量

3.1.1誤差分析

a. 孔板流量計上下游直管段不夠，彎頭過多，會造成流量測量偏低。

b. 孔板在長時間的使用過程中，被蒸汽侵蝕或機械磨損而產生變形，會造成實際流量偏低。

c. 差壓變送器引起的誤差。變送器零位偏高(或低)，造成差壓值偏大(或小)，使計量汽量比實際汽量偏大(或小)；差壓變送器準確度等級和量程選擇不正確；差壓變送器三閥組漏氣或堵塞，正壓側漏氣，計量偏小；負壓側漏氣，計量偏大；平衡閥內漏，計量偏小。

d. 差壓信號傳遞失真引入的誤差。孔板流量計測量系統安裝不正確引起的誤差，實際流量超出孔板流量計量程比范圍會增加測量的不確定度。孔板前積水會引起測量誤差，使流量示值偏小。

e. 蒸汽密度補償不合理引入的計量誤差。實際運行工況下蒸汽的流出系數C、可膨脹系數ε與設計工況的偏差，如果不進行修正就會導致測量示值的誤差。

3.1.2改進措施

針對孔板流量計誤差產生的原因，提高孔板流量計測量精度可以從以下幾方面入手：

a. 定期進行流量計檢定，及時更換超期孔板。

b. 對差壓變送器進行合理選型、維護及應用，定期對差壓變送器進行回零檢查，發現有異常或者超差情況時，及時進行校準，并按照周期進行檢定。

c. 加強計量系統安裝工藝監督。流量計上下游直管段要滿足規程要求，確實無法滿足時，應考慮在流量計前加裝流動調整器；孔板流量計正負壓導壓管要正確安裝，接反會使差壓信號偏小；孔板流量計導壓管路上的閥門應采用與導壓管同內徑、高密封性能的閥門，優選直通球閥；孔板的銳面應迎著流體的方向，以確保孔板的方向安裝正確；孔板的前端面與管段軸線應保持垂直，最大傾斜度應小于1°；孔板的密封墊片不能伸入管道中，應盡量薄，一般厚度小于0.03D；孔板流量計引壓管路應垂直或傾斜安裝，其傾斜度應大于1：12，正負導壓管冷凝器水平，安裝高度相等；使用伴熱電纜時，要使正負壓管內液體溫度盡量相等，并且纏繞不能過于密集，防止導壓管內液體氣話，出現虛假差壓；當差壓變送器在節流裝置上方安裝時，垂直(或傾斜)導壓管內必須充滿蒸汽，這就要求導管內徑足夠大，而且正負壓端切斷閥采用球閥，防止導壓管內凝結水“吊”在管內。垂直管路節流裝置安裝如圖1所示。

圖1　垂直管路節流裝置安裝示意

e. 針對孔板量程較窄，實際流量范圍寬，小流量無法準確計量的問題可以采用加裝計量旁路；或者采用雙量程差壓流量計測量，增設一個低量程差壓變送器并配用專用智能積算儀，根據流量大小在最大量程30%時，自動切換2臺差壓變送器信號進行計算。

f. 采用合理的密度補償方式，合理選擇溫度、壓力測點的位置，一般來說測壓點在前，測溫點在后。壓力信號的測壓點必須選在孔板正端取壓口，溫度測點與孔板之間的距離至少為5D。同時智能積算儀要采用精確的密度計算數學模型，可以減少密度計算帶來的誤差。

3.2渦街流量計測量誤差

3.2.1誤差分析

a. 流量計前后直管段長度不夠，會影響卡門渦街的形成，從而影響流量值的測量。

b. 渦街流量計抗干擾能力差，外界振動會造成附加頻率f，引起測量誤差。

c. 每一臺渦街流量計都有它設計的流量系數，但在實際運行中流量系數的偏差會造成測量誤差。

d. 由于測量的蒸汽帶水較多，或者流量計流速過高超出測量范圍是，渦街流量計會出現“漏脈沖”現象，造成計量示值偏低。

e. 渦街流量計是速度式儀表，測量的是介質的體積流量，當使用渦街流量計測量蒸汽質量流量時，密度計算不準確會增加測量誤差。

3.2.2改進措施

a. 增加前后直管段長度，上游直管段配置大于20D，下游直管段配置大于5D。

b. 渦街流量計安裝應采取加固措施，當安裝在振動較強的位置時，必須采取減振措施，在傳感器的上下游2D處分別設置管道緊固裝置，并加防振墊。

c. 渦街流量計應定期檢定測出其準確的流量系數，確保流量計的準確度。

d. 渦街流量計選型時應先確定要測量的流量范圍，再選擇適合的口徑，當蒸汽壓力過低時不宜選用渦街流量計。

e. 正確選擇壓力、溫度測點位置，確保密度補償時準確合理。

4防竊熱研究及治理措施

4.1竊電種類

a. 私動計量系統閥門，如關閉孔板流量計正壓側一次門、打開三閥組平衡閥、打開正壓側排污門等。

b. 在測量回路中串接可調電位器，通過調整可以改變傳感器4～20 mA信號，從而影響流量計算。

c. 切斷一次、二次表間信號線，造成流量計無法正常計量。

d. 惡意對計量儀表停電。

e. 通過調整流量計前端減壓閥、調控閥等，改變管道壓力，影響介質密度、流速，引起計量誤差。

f. 在流量計附近加裝干擾器，影響儀表正常工作。

g. 利用旁路竊熱，使主管流量無法計量。

4.2防竊熱治理措施

a. 由于孔板流量計系統連接閥門較多，閥門的開度直接影響測量示值的準確程度，因此計量系統必須要封閉管理，采用防盜表柜，減少閥門、接線端子等外露可動部件。

b. 增加用戶換熱站計量系統報警功能，包括停電報警、開關門報警等，報警信號可通過智能顯示儀上傳至上位機。針對用戶惡意停電可采用加裝UPS電源、蓄電池等方式，確保儀表無外供電源也能正常工作若干天。

c. 完善供熱計量智能監測系統，實現上位機對用戶惡意操作的控制調節，上位機可以向用戶供氣閥等設備下發調節指令，實現用戶遠程監控。

d. 利用智能監測技術實現對管網用戶換熱站的自動化調節。

e. 建立完善的用戶信息管理平臺，保證用戶用熱信息的準確可靠，提高用戶計量分析的準確度，及時發現用戶異常用熱。

5結束語

通過供熱計量改進與防竊熱項目的開發，為公司提高精細化管理水平，降低管損，提高供熱效率，提供了可行的方法。今后還需要在新型計量方式的推廣應用，防竊熱控制策略的開發，監控平臺的完善，控制設備的選擇上，認真總結，不斷完善，利用科學技術推動管理創新，使供熱系統實現安全、穩定、高效和節能。

參考文獻:

[1]GB 50131-2007，自動化儀表工程施工質量驗收規范[S].

[2]張桂玲.蒸汽熱網管損的產生和控制[J].科技資訊，2011(29)：24.

[3]紀綱.流量測量儀表應用技巧[M](2版).北京：化學工業出版社,2009.

本文責任編輯：丁力

Heat Meter Improvement and Anti Burglary Research

Sun Rong

(Shijiazhuang Huadian Heat Group Company,Shijiazhuang 050041,China)

Abstract:Heat energy loss is a major obstacle to the economical operation of heating network.The paper proposed several measures to improve steam flow metering level and prevent stealing heat for utilities'reference to earn energy saving,based on the requirements for management and practice experience in shijiazhuang Huadian Group.

Key words:pipe network loss,flowmeter,error analysis,prevention of burglary

收稿日期：2015-11-20

作者簡介：孫榮(1976-)，女，工程師，主要從事供熱管網蒸汽及高溫水流量計量管理工作。

中圖分類號：TK313

文獻標志碼：B

文章編號：1001-9898(2016)03-0060-03