dn20氧（yǎng）氣流量計在集中（zhōng）供熱係統中（zhōng）的蒸（zhēng）汽計量

集中供熱應用主要（yào）是工業和民用建築的采暖、通風（fēng）、空調和熱水供應以及各種生產過程中（zhōng）的加熱、烘幹、蒸（zhēng）煮、清洗、溶（róng）化、致冷、汽錘和汽泵等操作，城市集中供熱（rè）對為於節約能源，改善環境，提高人民群（qún）眾的生（shēng）活水平，以（yǐ）及降（jiàng）低相關行業的生產成本與提高生（shēng）產率（lǜ）有著重要的意義，隨著城市集中供熱的發展和大（dà）批熱電廠（chǎng）的（de）建立，我國的（de）集中供熱已（yǐ）經有了相當的規模。根據使用的熱（rè）媒不同，集中供熱分為熱水供熱係統和蒸汽供（gòng）熱係統。其中，蒸汽供熱係統中（zhōng）的蒸汽計量由於事關熱力公司於用戶雙方經濟利益，又是衡量熱力公司管網效（xiào）率，管網維護水平的直接依據。因而蒸汽計量的準確與否是一個十分重要的問題。本文簡述（shù）了dn20氧（yǎng）氣流量計等（děng）相關測量儀表在集中供熱中蒸汽計量（liàng）中的原理（lǐ）、係統及管路安裝狀況，分析（xī）了（le）係統在計量、測量過程（chéng）中產生誤差的原因（yīn），以（yǐ）及解決這些問題（tí）的方法。
一、蒸汽計量的（de）原理及係統
1、流量
流體在單位時間內流過管道（dào）或設備某橫截麵的數（shù）量稱為流量。該數量可以用容積，重量和質量來表示。因（yīn）此（cǐ），流量可分別用容積流量（liàng）（用Q表示，單位為立（lì）方米/秒、升/分、立方米/時）重量流量（用G表示，單位（wèi）為公斤/秒、公（gōng）斤/時或噸/時）質量流量（用M表示，單位為克/秒、千克/時）
三者的關係是：
M=ρQ
G=γQ
G=gM
其中（zhōng）：ρ——流量密度
γ——流體的重度（單位流體（tǐ）的重量）；γ=pg
g——單地重力加速度
在（zài）生產（chǎn）和科研中，有時需要知道某一（yī）段時間內流過流體的總（zǒng）量，稱為（wéi）累積流量，它等於該時（shí）間內流量對時間（jiān）的積分。與累積（jī）流量相對應的流量又稱瞬（shùn）時流量。
2、dn20氧氣流量計
隨著科學技術的發展，人（rén）們對流量檢測精度的要（yào）求也越來越高，自（zì）1969年日（rì）本橫河電機株式（shì）會社和美國Easteen公司幾乎同時推（tuī）出**上*批dn20氧氣流（liú）量計以來（lái），它就以（yǐ）適用流體種類多（液體，汽體，蒸（zhēng）汽），精度高，量程比大（100/1），安裝簡單方便，壓力損失小，使用壽命長，幾乎不（bú）受溫度、壓力等變化的影（yǐng）響等優點而受到大家的青睞，並且得到了廣泛的使用。其工作原理如下（xià）：
旋渦流（liú）量計是利（lì）用流體力（lì）學中卡門渦（wō）街的原理製作的一種儀表（biǎo），把一個非流線型的對稱形狀的物體（如圖：柱體、三角柱體、矩形柱體、六角柱體等，以下簡稱旋渦（wō）發生體）垂直插入管道中（zhōng），流體（tǐ）繞過（guò）發生體時，出現了分離（lí），在旋渦發生體的左右兩側後方會交替產生旋渦，形成渦列，如圖（1）所示，左右兩側的旋渦旋轉方向相反，這種（zhǒng）旋渦通常稱為（wéi）卡門渦街列，也稱卡門渦街。卡門渦街的釋放頻率與流體的流動速度及柱狀物的寬度有關（guān）係，可用下式表示
f=stv/d
f——卡門渦街的釋放頻率；
st——係數（稱（chēng）為卡特羅哈數（shù）；）
v——流速；
d——柱狀物的（de）寬度；

圖1
卡門渦街釋（shì）放頻率f和流速v成正比。因此，通過測量（liàng）卡門渦街釋放頻率就（jiù）可算出瞬時（shí）流量。卡特羅哈數是（shì）無因次未知數，是旋（xuán）渦流量計的重要係數。
轉換器是把渦街道辦事處檢測（cè）的電荷轉換成脈衝信號輸出。現使用的是脈衝信號輸出。
電路圖下：
圖（tú）2
從壓元件輸出的分變電荷經過（guò）轉換變成與電荷量成（chéng）正比的電壓。通過加法（fǎ）器，把兩個電荷轉換器輸出的相位差180度的電壓相加（jiā）。可以（yǐ）得到信噪比大的電壓輸出信號輸出。通過AC放大器，低通濾波器進行信號放大和消除噪聲。史密特整形器能防止由噪聲產生（shēng）的震蕩。從史密特整形器（qì）輸出的信號，通過脈衝輸出（chū）放大器，使之（zhī）轉換（huàn）成與接（jiē）收（shōu）裝置輸入端相（xiàng）適應的（de）脈衝信號（hào）。NB（噪（zào）聲平衡（héng））的調整（zhěng）是借調整2片壓電元（yuán）件輸出中的噪（zào）聲分的比，使受到噪聲影響*小，得到信噪比大的信號，對TLA（觸發輸（shū）出電平）的調整，起到抑製振動等幹擾（rǎo）作用。
3、蒸汽計量係統的介紹
如圖3所示為目前較為合理的計量係統框圖（tú）
圖3
圖中通過熱電阻，壓力（lì）變（biàn）送器測出蒸汽（qì）的溫（wēn）度、壓力，然後與轉換器輸出的脈衝信（xìn）號一起送到智能（néng）型（xíng）蒸汽流量表（biǎo），由儀表中（zhōng）單片（piàn）微機，計算瞬時流量、累積流量及蒸汽溫度（dù）、壓力（lì）和旋渦發生體的頻（pín）率值。當外供（gòng）電源停電時，圖中的逆變電源可以自動向計量係統供電，防止停（tíng）電時蒸汽無法計量。加入記錄儀是為了計錄用戶一個月中（zhōng）每（měi）小時的瞬時用汽量，便於供熱單位**了（le）解用戶的負荷情況，便於計（jì）量收費。同（tóng）時（shí）流（liú）量表通過（guò）電話線與上位機相（xiàng）連，一天24小時不間斷地把用戶用汽的（de）壓力、溫度、瞬時流量、累計流量傳送（sòng）到上位機上，以便熱力公司對這些參數進行監控，以便及（jí）時發現問題。
4、係統管路安裝情況
圖4為蒸汽計（jì）量係統管路示意圖。圖中1為用戶進汽閥；2旋渦發生體；3為轉換器；4為（wéi）壓力變（biàn）送器；5為壓力取樣點；6為溫度取樣點；7為閥門；8為除汙器；9為閥門；10為減壓閥；11為安全門。目（mù）前渦街蒸汽流量測量係統大多采用如此步置（zhì）。
圖4
流量計在設計上已經考慮到惡劣條件（jiàn）下工作，但為了長期保持它（tā）的（de）精確度和穩定性，必須（xū）考慮下列因素（sù）：環境溫度，環境空氣，機械振動與衝擊（jī）。
在（zài）dn20氧氣流量計安裝時，應在其上遊側配置20D（D為流量計的公稱通（tōng）徑）以上的直管段和下遊側配置長度為5D以上的直管段（duàn）。測壓點設置在下遊距離旋渦發生體（流（liú）量計中心線）3.5D～5.5D位置。當（dāng）需要測量溫（wēn）度時測溫點設置（zhì）在下（xià）遊側距離旋渦發（fā）生體6D～8D的位置。
二（èr）、蒸汽流量的誤差分析
1、兩相（xiàng）流引起的誤差
由（yóu）dn20氧（yǎng）氣流量計的原理可得知，目前廣泛使用的卡門dn20氧氣流量計在測量蒸汽時，如果（guǒ）供熱公司輸送到用戶的是過熱蒸汽，則由質（zhì）量M=ρQ，其中，Q為體積，與卡門（mén）渦街的（de）頻率有關；ρ為蒸汽密度，與蒸汽的壓力、溫度有關，由（yóu）公式（shì）進行查表補償可以求出瞬時質量流量和累積質量流量。但（dàn）是（shì），從目前（qián）的情（qíng）況（kuàng）看，很多時候，供熱（rè）公司輸送到用（yòng）戶的汽、液兩相共存的濕飽和蒸汽。這是因為，蒸汽在沿（yán）管路流動時，因克服摩擦阻力和局部阻力，壓力逐漸下降，管壁散熱，熱焓逐漸降低，從而使蒸汽中含水。如（rú）果準確測量質量流量（liàng），應將濕蒸汽的幹度（dù）值參與質量流（liú）量的計算。但由卡門渦街（jiē）流量表的原（yuán）理分析可（kě）知，在汽、液兩（liǎng）相共存的情（qíng）況下，智能型蒸汽流（liú）量表仍按蒸汽的體積流量來計算質量，水與蒸汽的密度比相（xiàng）差懸殊，故使測量的質量流量下（xià）降。這是造成供熱（rè）公司管網（wǎng）損失（shī）的*重要原因。
2、流量計不當造成誤（wù）差
在測（cè）量高壓蒸汽時，如果流量計上遊安裝截流閥，且直管段20D以內，閥門（mén）接近關閉（bì），而低壓側與大氣相通，那就不可能（néng）進行精確測量。另外，安裝流量計的配管內徑一般應等於或（huò）略大於流量儀表的內徑。如果配管的實際內徑略小於流量儀表內徑（3%以內），雖然不（bú）會對（duì）儀（yí）表本身所固（gù）有的k值造成影響，但卻因（yīn）流通麵積突變引起觀流速變化而可能產生（shēng）附加測量誤差。
3、溫（wēn）度變化引起的誤差
儀表係數k通常是在常溫（20℃）左右標（biāo）定（dìng）的，如果被測流體的溫度較（jiào）高（gāo）或較低，與常（cháng）溫相差較大，由於熱脹冷縮會使儀表表體和（hé）旋渦發生體的幾何尺寸發生（shēng）變化，造成流通麵積變化而引起附加誤差。正確的解決方法是對儀表（biǎo）係數進行補償（cháng）修正。
此外，由於發生體使用時間過長而引起迎流麵堆積，或者發生體兩棱邊（biān）受（shòu）到磨損，均會引起附加誤差。
4、計量儀表選（xuǎn）型不合理引起的誤差
我國現有dn20氧氣流量（liàng）計生產廠家（jiā）近40家，這其中不乏粗製（zhì）濫造的產品，同（tóng）時，壓力變送器、流（liú）量表及熱電阻（zǔ）的選型都對整個係統的測量精度產生影響。另外，dn20氧氣流量計的口徑選擇要依靠用戶的負荷。溫度壓力差別不能太大，要綜合考慮。否則會造成計量不準確。從而引起誤差。
5、蒸汽儀（yí）表中dn20氧氣流量計的檢定問題
根據**技術監察局的有關規定，對於供熱部門與用戶參與貿易結算的儀表，每年要進行強（qiáng）檢，對於沒有檢定或檢定不和格的計量器（qì）具，不準予以使用。目前，多數（shù）生產廠家出（chū）廠檢定設備非常簡陋（lòu），遠遠不能滿足生產要求。具有法律效力的**蒸汽計（jì）量檢定所還為（wéi）數不多，這就大大製約了蒸汽計量的發展。其結果，使大多數蒸汽貿易結算計量儀表得不到定期檢定，使得相當一部分（fèn）計量儀表超差運行。
三、蒸汽計量目前還存在的問題
1、由於dn20氧（yǎng）氣流量計的檢定單位太少，造成個別單位dn20氧氣流量計多（duō）年未檢定（dìng）或根本不知道到哪兒檢（jiǎn）定，這樣客觀造成了蒸（zhēng）汽（qì）和熱（rè）水計量（liàng）的不準確，解決的辦法是（shì）**在各地應盡量多建立蒸汽計量檢定站，以利於蒸汽計（jì）量儀（yí）表（biǎo）的（de）檢定。
2、多年（nián）來，大部分熱力公司（sī）對用戶蒸汽計量儀表采取每日到用戶檢查，抄表一次的比較被動的管理方（fāng）式，這也（yě）是造成個別（bié）用戶偷汽的主要原（yuán）因。因而及時掌握熱用戶負（fù）荷信息和熱工儀表（biǎo）的運行情況，實現熱網運行的動態跟蹤、監督和集中調度、控製是我們的當務之急。為了（le）解決這一問（wèn）題，目前，大多數熱力公司采用現代計算機監控製係統技術來（lái）實現熱網集中測控和科學化（huà）管理，通過（guò）微機聯網能及時發現問題、處（chù）理問題，保證了蒸（zhēng）汽計（jì）量的安全、可靠（kào），並提高了現代化管理程（chéng）度。

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