供熱系統中關于蒸汽流量測量儀表的技術問題討論

王道彬

摘 要：當今社會最廣泛的載熱工質就是蒸汽，目前用熱企業與熱電公司之間的貿易結算活動日益緊密。隨著社會供熱條件的改善，人們對供熱系統的要求也越來越高，因此作為供熱系統中重要環節的蒸汽流量測量儀表的技術問題也應引起廣泛地關注。基于以上認識，本文通過研究蒸汽流量測量儀表伴熱方式及測量誤差兩方面的問題，具體討論了針對兩種問題的改進策略，以供有關人員參考和探討。

關鍵詞：供熱系統；蒸汽流量測量儀表；伴熱方式

中圖分類號：TH814 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）22-0045-01

1 蒸汽流量測量儀表的選型

迄今為止，工業流量儀表共有60多種，但對于任意量程，流動狀態等條件都適用的儀表還未研制出來，每種測量儀表都有它的優勢和局限。目前的蒸汽流量的儀表主要有渦街流量計、差壓式流量計（包括孔板、V錐、均速管、彎管）、浮子式流量計等。渦街流量計是基于卡門渦街原理而研制成功的一種流量計，現在諸多發達國家的使用比例大幅度上升，并廣泛用于各個領域，是孔板流量計的理想替代產品。孔板流量計有國際標準，理論精度高，應用十分普遍，但也有安裝不便、需配差壓變送器使用、易發生蒸汽泄漏、由于諸多因素導致測量誤差比例大等諸多缺點。彎管流量計結構簡單，價格低廉，隨著機械加工業的發展和行業標準化規范化，彎管傳感器質量越來越好，價格也低廉許多，且傳感器耐磨損，量程范圍寬，只要是可以用孔板、渦街、均速管流量計來測量的管道內流體流量都可以用彎管流量計進行測量，適應性強。V型錐流量計的優點是標準化、結構簡單強度大、價格低廉、通用性強、易于被加工制造。但也有線性差、流出系數不穩定、重復性不高等缺陷。

2 供熱系統中蒸汽流量測量儀表的問題

2.1 蒸汽流量測量儀表伴熱方式問題

在工業生產中，作為熱能傳遞的介質，蒸汽被廣泛地應用，因此保證對蒸汽的流量、壓力進行無故障測量與控制是熱工儀表方面要完成的重要工作。一般蒸汽流量的測量工作用孔板與壓差變送器進行。為保障測量儀正常工作，在儀器的設置上：變送器安裝在距離管道垂直約4到十幾米的下方，一次閥后裝有冷凝器。其正常工作狀態是：兩個冷凝器進口管的水平高度一樣，兩冷凝器內的氣液分界面高度一致，蒸汽可以不費力地進入冷凝器，冷凝器中多余的水分應可以無阻的通過閥流進蒸汽管道內部，氣泡不能在正負壓室里面，啟動伴熱后正負壓管在相同的垂直和傾斜部位中水的溫度要保持一致。為維護以上條件，儀器在實際工作中產生了一些問題：第一，伴熱蒸汽的外泄會導致能源流失，如測量信號導壓管較長或儀表保溫箱大于正常體積，疏水器的性能不夠，都會導致伴熱回路的蒸汽損失和能源損耗。第二，導壓管較長且垂直高度高的原因，使得管內空氣排不凈，會造成附加壓差。第三，易導致欠伴熱凍壞設備，由于蒸汽壓力不穩定、疏水器調整問題、氣溫突變和維護不當等因素，可能發生管路凍裂，造成設備的損失。第四，過伴熱會損傷設備。第五，箱體容易腐蝕等問題且保溫箱內空間限制，安裝與維護不便。

2.2 蒸汽流量測量誤差問題

目前我國主要測量蒸汽流量的儀表主要有：差壓式流量計、渦街流量計、旋翼式蒸汽流量計等各式流量計。在使用過程中，有些流量計沒有實測溫差補償，有的測量裝置實際運行的流量、工作溫度、壓力設計方面提供的參數相差較大，使得測量結果不準。

3 針對供熱系統中蒸汽流量測量儀表的改進策略

3.1 蒸汽流量測量儀表伴熱方式改進對策

在蒸汽流量測量儀表的改善方面，如果將變送器和冷凝器安裝在同一個保溫箱中，利用冷凝器自身的熱量可解決問題。

在具體實施方面，解決方法可分為三步：第一，保溫箱由帶保溫層的底板、活動隔板、箱體構成，把冷凝器、導壓管、變送器集中安裝在底板上，在夏冬季節變換時，可改變活動隔板的位置，箱體可分成兩個部分，分別是冷凝器箱與變送器箱，為防止變送器箱的溫度上升過快，變送器箱的側壁要設置百葉窗、以便通風散熱。冬季到來時，活動隔板放到百葉窗側的插槽里面，將百葉窗堵起，用冷凝器的熱量對變送器進行保溫伴熱。由于蒸汽的溫度隨不同監測點的變化而變化，保溫箱內的溫度問題可采用將冷凝器包裹一部分的辦法進行調整。第二，為防止冷凝器的熱量從導壓管傳到變送器上使得變送器的溫度升的過高，導壓管應盡量采用細管徑且使用不易腐蝕的管材（如：6mm的紫銅管）以降低熱傳導的面積。至于管徑細容易堵塞的問題則不用考慮，因為只有干凈的蒸餾水留在管路內，只要導壓管本身無生銹、堵塞現象就不會有問題。第三，箱體與底板用扣箱式分體結構，這樣有利于變送器的安裝和維護，又因箱體體積減小，罩住變送器和冷凝器更加方便，因此熱量損失減少的同時，也大大降低了成本。以上的安裝方式滿足各項技術要求，且由于質量與性能的提升，使得維護工作較少，且從根本上解決了伴熱蒸汽外泄及由于保溫伴熱方面的因素造成的能源和設備損失的問題，效果明顯。

3.2 測量誤差的應用對策及排除故障方法

為使測量結果更準確，工作人員首先在儀表選型上下工夫，蒸汽流量計量不正常，是量程不正確的原因。由于用氣旺季、淡季的用氣差量過于懸殊，普通蒸汽計量儀表范圍難以適應，因此，工作人員在選擇計量儀器時需要明確流量范圍。在選型時，管道直徑問題也要考慮，由于在設計節流裝置的時候，一般都以公稱名義管徑值為標準，但公稱名義管徑值與實際管徑值還是有誤差，因此工作人員在設計前最好進行管徑的實測，以減少計算誤差。其次，儀表長期處在高溫、高壓環境中，表件很容易損壞、阻塞、銹蝕。如：分流旋翼式蒸汽流量計在使用過程中，石墨軸承被磨損會造成轉軸上跳；如不注意防凍，表件也會被凍壞；孔板差壓式蒸汽流量計應檢查孔板開口的圓面是否銹蝕，有沒有附著臟物，對孔板也要時常更換。最后，在長時間的使用以后，蒸汽流量測量儀表的管道和節流裝置會發生變化，節流件主要依靠結構形狀及尺寸保持信號的準確性，幾何形狀的變化會給測量帶來誤差，測量誤差的變化由于無法從信號中得到察覺，因此要對節流件做定期檢查。如果幾何尺寸變化不大，則可繼續使用，但也要在實測數據對設計數據進行規范，以保證測量的準確性。

從排除故障方法上看，即使如優勢眾多的漩渦流量計在測量時也會出現安全閥動作，超上限流速使用、脈動流導致的誤差。如：上海浦東某熱力公司向業內一家企業提供的蒸汽測量表，在投入運行幾年后突然增加70%，引起了用戶對計量數據的異議，并提出只能按照往常的最大值付費的解決方案。通過檢查，工作人員未發現異常，只觀察到瞬時流量大（1.6t/h）且分配器上蒸汽壓力高（0.46MPa）的現象。因此供需雙方找到中間人對儀表問題進行深入調查，檢查人員先對儀表的狀況進行全面檢查，當時蒸汽質量流量顯示數量為865kg/h，因此檢查員認為儀表正常。由于供方表示流量的顯示數值升高與壓力升高一定存在因果關系，因此檢察員將分配器上蒸汽壓力升高到0.46MPa，然后再觀察流量值是否有明顯升高的問題。雖然壓力升高可能造成安全閥排氣管發燙，但影響不大。檢查員又查看了口徑為DN32的安全閥，整定值是0.38MPa，且排氣口徑DN50的管引入下水道，因此可知分配器壓力為0.46MPa時，安全閥就已經打開，在此時，從安全閥中每小時排掉700千克左右的蒸汽是非常可能的。關于減壓閥的整定值是0.35MPa，時壓力卻有0.46MPa的問題，需方表示，此減壓閥可能有卡滯現象，導致儀器失控，已通知供應商。從以上分析可得此蒸汽測量流量儀器，減壓閥故障導致壓力升高，導致安全閥動作，因此進場流量相應提高，造成故障。

4 結語

綜上所述，改善蒸汽流量測量儀表伴熱方式和測量準確性問題是提高蒸汽測量儀表使用效能的重要方法。由分析可得，蒸汽流量測量儀表伴熱方式的提高和合理使用蒸汽流量測量儀表可以解決了伴熱蒸汽外泄及由于保溫伴熱方面的因素造成的能源和設備損失，提高測量的準確性。因此，我們應從以上兩個方面完善供熱系統中關于蒸汽流量測量儀表的技術。

參考文獻

[1]黃詠梅.基于差壓原理的渦街質量流量測量方法研究[D].浙江大學，2005.