流量-熱能計量儀表的選擇及應(yīng)用

王金石

摘 要：供熱系統(tǒng)作為我國北方，特別是東北等高緯度嚴(yán)寒地區(qū)的冬季必不可少的民生工程而存在。隨著二十世紀(jì)八十年代改革開放以來，以改善人民生活質(zhì)量為目的而推行的城鎮(zhèn)化、棚改化安置工程的施工，以及商品房市場化政策的推行，使一大批高樓大廈拔地而起。而包括暖氣、地?zé)岬裙嵯到y(tǒng)隨之走進(jìn)千家萬戶。流量-熱能計量儀表的選擇和應(yīng)用是各個行業(yè)在供熱系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)中保證正常穩(wěn)定生產(chǎn)秩序和安全的重要一環(huán)。隨著供暖系統(tǒng)的普及，衡量供熱水平和供熱效率的流量-熱能計量儀表的選擇和應(yīng)用也就成為供暖設(shè)備設(shè)計和施工維護(hù)人員的一道難題，基于這點，本文就流量-熱能計量儀表的選擇和應(yīng)用進(jìn)行專門的分析和探討。

關(guān)鍵詞：流量-熱能計量儀表;供暖系統(tǒng);回水溫度

1 流量-熱能計量儀表的工作屬性

1.1 流量統(tǒng)計屬性

所謂“流量-熱能計量儀表”，顧名思義，存在流量和熱能兩個計量標(biāo)量。而流量標(biāo)量的統(tǒng)計正是流量-熱能計量儀表的計量任務(wù)之一。根據(jù)液體流速計算出單位時間內(nèi)通過計量儀表的體積，并在回水管路測量采集回水溫度，通過溫度差和流量差計算出二元熱值。因此，根據(jù)其工作原理，可知流量統(tǒng)計的屬性是流量-熱能計量儀表的基礎(chǔ)指標(biāo)。另一方面，對于供熱管路內(nèi)液體流量指標(biāo)的統(tǒng)計，也是能源管理和資金結(jié)算的重要依據(jù)和憑證。

1.2 能量統(tǒng)計屬性

流量-熱能計量儀表對于供熱（冷卻）系統(tǒng)而言，它的另一個重要意義在于熱量能量的統(tǒng)計屬性。從本質(zhì)上講，供電和供熱在能量的傳遞方面原理是一致的，都是通過媒介（導(dǎo)體）向另一個受體傳遞能量，而流量-熱能計量儀表實際上最終也是以流量計熱量。通過對輸送和回流能量的統(tǒng)計和分析，不僅可以了解溫控載體的受熱（受冷）情況，在環(huán)境保護(hù)方面，對于能量的監(jiān)管也有積極意義。在冶金、石油化工等行業(yè)中，通過對廢水、殘余廢渣等工業(yè)廢料的能量分析和管理，完全可以做到對廢氣中二氧化硫、二氧化氮等有毒有害尾氣的有效監(jiān)管和控制。

1.3 計費屬性

作為流量-熱能計量儀表最重要的一大用途，在城市供暖網(wǎng)絡(luò)高度覆蓋城市居民人口的今天，對每一戶人家的供暖需求做好評估，準(zhǔn)確的為每一戶供暖客戶做好計費工作，有效的滿足供暖客戶的取暖需求，是我國北方所有供暖企業(yè)的最終目標(biāo)。但是，供暖需求的評估是根據(jù)居民居住房屋的套內(nèi)面積計算的，而熱量從供暖企業(yè)的鍋爐以水為媒介經(jīng)過供暖管道輸送至用戶終端的過程中不可避免的產(chǎn)生能量的損失。如果在能量產(chǎn)生端計算，對居民和市場而言不符合市場規(guī)律，在用戶終端側(cè)計算又因為用戶基數(shù)過于龐大而困難重重，直到流量-熱能計量儀表的大規(guī)模應(yīng)用正好填補了供暖企業(yè)在計費統(tǒng)計方面的需求。有了流量-熱能計量儀表在用戶側(cè)的精確計量，供熱企業(yè)完全可以實現(xiàn)成本核算和市場規(guī)律之間的平衡，從而合理的定價。

2 流量-熱能計量儀表的選擇

2.1 流量-熱能計量儀表的工作種類選擇

根據(jù)流量-熱能計量儀表的工作原理，可以分為機械式、電磁式、超聲波式等。不論哪一種熱量計量儀，本質(zhì)上都是傳感器-處理芯片（CPU）-機械結(jié)構(gòu)有機結(jié)合而成。通過將一對溫度傳感器分別安裝在通過載熱流體的上行管和下行管上，流量計安裝在流體入口或回流管上（流量計安裝的位置不同，最終的測量結(jié)果也不同），流量計發(fā)出與流量成正比的脈沖信號，一對溫度傳感器給出表示溫度高低的模擬信號，而計算儀采集來自流量和溫度傳感器的信號，利用計算公式算出熱交換系統(tǒng)獲得的熱量。相對而言，機械式流量-熱能計量儀表由于需要槳葉始終浸泡在液體內(nèi)用來推動計量表轉(zhuǎn)動，因而機械部件磨損情況比較嚴(yán)重，使用壽命較短。相比之下，超聲波流量-熱能計量儀表因為沒有水動的機械槳葉而不存在類似問題，它通過發(fā)出超聲波，由超聲波的反饋時間計算流量，但是如果被測液體當(dāng)中存在較多氣泡，或含有雜質(zhì)較多時，會嚴(yán)重影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，帶來較大的誤差。綜上所述，流量-熱能計量儀表的選擇則需要設(shè)計者根據(jù)采暖現(xiàn)場、供暖設(shè)備以及傳輸管路等多方面因素綜合考量，因地制宜的選擇合適的流量-熱能計量儀表。

2.2 流量-熱能計量儀表的量程和精度選擇

在傳感器工作原理區(qū)分的基礎(chǔ)上，同一類別的流量-熱能計量儀表又對量程和測量精度做出進(jìn)一步的區(qū)分，用于不同供暖規(guī)模、不同熱量交換模式的工作環(huán)境。在量程方面，對于冶金、石油化工等短時間熱量交換需求較大的行業(yè)，由于客觀上送水回水溫差較大，因此。量程選擇上也要更加寬泛，避免因為超出量程而造成流量-熱能計量儀表的損壞。相反的，對于城市供暖等送水回水溫差在2-3攝氏度，但用戶側(cè)對供暖熱量比較敏感的供暖系統(tǒng)，則可相應(yīng)的選擇較小量程，但測量溫度更加精確的流量-熱能計量儀表。

3 流量-熱能計量儀表的應(yīng)用

3.1 流量-熱能計量儀表在城市供暖方面的應(yīng)用

以流量-熱能計量儀表為代表的熱能計量儀表在城市供熱網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中最重要的測量媒介就是蒸汽和水。一方面，在產(chǎn)生熱量的鍋爐側(cè)，需要根據(jù)鍋爐的壓力損失來計算產(chǎn)生的熱量值。另一方面，在用戶終端側(cè)，經(jīng)過冷卻的熱水流經(jīng)鍋爐及管線等設(shè)施，到達(dá)用戶終端時候，通常比較臟，帶有各種雜質(zhì)。此時在流量-熱能計量儀表的最好避免對氣泡和雜質(zhì)比較敏感的超聲波流量-熱能計量儀表。簡而言之，流量-熱能計量儀表在城市供暖方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在供熱系統(tǒng)兩端及回水溫度的測量。

3.2 流量-熱能計量儀表在工業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用

在冶金、石油化工產(chǎn)業(yè)的熱交換相對于城市供暖網(wǎng)絡(luò)而言，有較大的不同。在熱交換方面，工業(yè)企業(yè)對流量-熱能計量儀表的需求更多體現(xiàn)在冷卻能力的測量上。而在具體應(yīng)用的層面，特別是在石油分餾過程中，眾所周知，石油的分餾本質(zhì)上就是蒸餾的高溫石油冷卻的過程，而由于受熱媒介不再是水，而是蒸餾石油，其流量是一個變化的動態(tài)量，而且受黏性摩擦作用和二次流、不穩(wěn)定旋渦現(xiàn)象的影響更加明顯。因此，流量-熱能計量儀表要想滿足石化工業(yè)生產(chǎn)過程和計量工作的要求，就需要依據(jù)現(xiàn)場工況條件因地制宜、揚長避短，并且依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的選擇和使用。

4 結(jié)束語

隨著各種不同用途的供暖和熱量交換系統(tǒng)不斷衍生，供暖系統(tǒng)的管線及用戶分布也日趨復(fù)雜化、多元化。施工和維護(hù)難度的增加，也進(jìn)一步倒逼相應(yīng)的熱量采集、測量控制技術(shù)向前發(fā)展去滿足需求。因此，本文在此分享關(guān)于流量-熱能計量儀表的選擇及應(yīng)用的一些經(jīng)驗和總結(jié)以供參考，希望可以為相關(guān)行業(yè)的發(fā)展盡到一份綿薄之力。

參考文獻(xiàn)：

[1]張愛玲.流量—熱能計量儀表的選用[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2012（14）：

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