張 林

（浙江浙能長興發(fā)電有限公司，浙江 長興 313100）

0 引言

蒸汽是化工、紡織、印染、食品加工等企業(yè)的重要能源，其流量能否準(zhǔn)確測量對(duì)用汽單位來說直接關(guān)系生產(chǎn)成本，對(duì)供熱企業(yè)來說直接關(guān)系經(jīng)營效益。由于蒸汽的物理特性非常復(fù)雜，受壓力、溫度等諸多因素影響，要準(zhǔn)確測量其流量比較困難。浙江浙能長興發(fā)電有限公司對(duì)外供熱超過10年，熱網(wǎng)流量損耗一直高，通過蒸汽流量儀表的改造，提高了測量準(zhǔn)確度，降低了流量損耗，取得明顯收益。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀、存在問題及原因分析

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

浙江浙能長興發(fā)電有限公司（以下簡稱“浙能長興電廠”）是浙江省能源集團(tuán)下屬的子公司，總裝機(jī)容量為4×300MW燃煤機(jī)組，經(jīng)改造后從2003年10月開始對(duì)外供熱。供熱聯(lián)箱出口壓力1.0MPa，溫度300℃。目前熱網(wǎng)覆蓋長興縣城區(qū)域3個(gè)主要園區(qū)，供熱管道約50km，用戶達(dá)70家。近幾年供熱量保持兩位數(shù)增長，截止2013年底已累計(jì)供熱近2×106t。2014年前，熱網(wǎng)的蒸汽流量儀表絕大部為孔板差壓式測量儀表，只有3家用戶是渦街流量計(jì)。

1.2 存在問題

小流量用戶多，損耗高。現(xiàn)有70家用戶主要涵蓋印染、紡織、酒店、服裝、制造等行業(yè)，分布面比較廣。其中，小流量、間斷性用戶較多，占總用戶數(shù)的80%。盡管近幾年通過測量儀表精細(xì)化管理和管理創(chuàng)新等方式降低管損，但總體管損率還在15%以上，流量損耗偏高。

管線距離長，容量利用率低，損耗大。目前，管線以浙能長興電廠為中心向東、南、北3個(gè)園區(qū)發(fā)散敷設(shè)，設(shè)計(jì)容量200t/h,實(shí)際流量60～90t/h，70%的用戶集中在長興經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，#1線與#1復(fù)線并聯(lián)運(yùn)行，但開發(fā)區(qū)的用熱范圍主要集中在#1線側(cè)，導(dǎo)致#1復(fù)線長期在低流量下運(yùn)行，容量利用率低，損耗大。

儀表量程比窄，無濕度補(bǔ)償?？装宀顗菏搅髁績x表的缺點(diǎn)就是測量范圍窄，對(duì)小流量、間斷性及流量波動(dòng)較大的用汽無法實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量，而浙能長興電廠以小流量、間斷性用戶為主，對(duì)末端、支線小用戶蒸汽變?yōu)轱柡推?，現(xiàn)有儀表無濕度補(bǔ)償功能導(dǎo)致漏計(jì)、少計(jì)問題較為突出。

1.3 流量損耗大的原因分析

由于管線距離長、容量利用率低，導(dǎo)致蒸汽流速低、熱量損失大，為管網(wǎng)末端的用戶蒸汽測量帶來了很大困難。一方面，蒸汽測量的是質(zhì)量流量，與蒸汽密度成正比，即：Qm＝qv×ρ，（qv：體積流量，ρ：蒸汽實(shí)時(shí)密度），蒸汽測量儀表無法進(jìn)行濕度測量和濕度補(bǔ)償，故實(shí)際末端用戶的濕蒸汽密度只能視作干蒸汽來計(jì)算，而濕蒸汽與干蒸汽密度相差很大，會(huì)引起蒸汽測量缺失，若蒸汽變成水后蒸汽測量裝置根本無法測量（例如：工況壓力為0.6MPa的干蒸汽密度是3.169kg/m3，而干度值為0.8的濕蒸汽其密度為3.958kg/m3，兩者密度值相差約25%，用干蒸汽密度算出的蒸汽質(zhì)量流量比實(shí)際值約偏小12%）。另一方面，蒸汽測量的qv與蒸汽在管道內(nèi)流速有關(guān)，流速低qv小，當(dāng)蒸汽流速小于5m/s時(shí)現(xiàn)有孔板差壓流量計(jì)基本檢測不到流量。綜合上述兩方面情況可知，15%左右的流量管損主要是由于測量設(shè)備存在漏計(jì)、少計(jì)、無法進(jìn)行濕度補(bǔ)償導(dǎo)致的。

表1 兩種蒸汽流量測量儀表的選型比較Table 1 Comparison of selection of two kinds of steam fl ow measurementinstrument

表2 4種壓力工況下飽和蒸汽橫河渦街可測流量范圍[3]Table 2 The four pressure saturated steam Henghe vortex measurement fl ow range

2 兩種主要蒸汽流量測量儀表的選型比較

在實(shí)際蒸汽測量應(yīng)用中，大多采用孔板差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)兩種測量儀表。

3 蒸汽流量儀表的改造情況

鑒于兩種流量計(jì)的選型比較，以及熱網(wǎng)流量管損高主要原因是現(xiàn)有流量儀表無法精確測量，2014年3月浙能長興電廠啟動(dòng)了蒸汽流量儀表改造工作，至2014年6月完成。

3.1 改造內(nèi)容

將孔板差壓流量計(jì)改為渦街流量計(jì)，選用某公司生產(chǎn)的DY型（高溫分離型）數(shù)字式旋渦流量計(jì)，其性能穩(wěn)定，蒸汽流速在0～80m/s之間都能實(shí)現(xiàn)精確測量。

從表2中可以看出典型的DN50口徑的渦街在0.8Mpa壓力下準(zhǔn)確測量范圍為89～2753kg/h，比同樣口徑的孔板準(zhǔn)確測量范圍要大50%左右，而且安裝、維護(hù)非常方便，基本不存在儀表管路漏汽或被偷汽的問題。在儀表更換的同時(shí)，也對(duì)測量管道進(jìn)行相應(yīng)的縮管處理，滿足儀表直管要求（前10D以上，后5D以上）后，既提高了蒸汽流速，也提升了測量準(zhǔn)確性。同時(shí)更換了精度更高的壓力變送器和熱電阻，以實(shí)現(xiàn)更精確的實(shí)時(shí)蒸汽密度計(jì)算。

表3 改造前后的管損情況表Table 3 Pipe loss before and after modi fi cation

針對(duì)老的流量積算儀無法實(shí)現(xiàn)蒸汽濕度判斷和補(bǔ)償?shù)膯栴}，該公司采用了某自動(dòng)化有限公司最新研制的蒸汽流量積算儀。該積算儀將水和水蒸汽性質(zhì)國際委員會(huì)（IAPWS）發(fā)布的“水和水蒸汽熱力性質(zhì)工業(yè)公式置入儀表中取代原來的蒸汽密度查詢表，進(jìn)行蒸汽密度的實(shí)時(shí)運(yùn)算以得到更加精確的溫壓補(bǔ)償密度值。同時(shí)還進(jìn)行蒸汽性質(zhì)判斷，如果此點(diǎn)的蒸汽溫度低于對(duì)應(yīng)壓力下飽和蒸汽溫度，儀表自動(dòng)設(shè)定比例進(jìn)行濕度補(bǔ)償。比如，某用戶壓力為0.8Mpa、溫度為168℃，該壓力下對(duì)應(yīng)的蒸汽飽和溫度應(yīng)為170.444℃，實(shí)際溫度低于該壓力下飽和溫度，儀表自動(dòng)按設(shè)定值進(jìn)行濕度補(bǔ)償，如設(shè)定值為5%，即該用戶儀表計(jì)算的密度值為：4.1603×1.05＝4.3683kg/m3，達(dá)到濕度補(bǔ)償目的。

3.2 改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比

儀表改造后，選取了一家用戶進(jìn)行用汽量比較來驗(yàn)證改造效果。味之源食品屬于小流量、間斷用戶，常年每天的最大流量基本穩(wěn)定。從圖1和圖2對(duì)比中可以看出，改造前該用戶的流量曲線上下幅度小，最大流量在2.20t/h以內(nèi)，而改造后最大流量達(dá)到了2.98t/h，且曲線更連續(xù)，說明濕度密度補(bǔ)償在起作用，儀表改造是成功的，達(dá)到了預(yù)設(shè)目的。

表3為浙能長興電廠2014年前7個(gè)月蒸汽銷售量和損耗情況表。測量儀表改造后，在供汽量沒有大幅變化的情況下，從4月份開始結(jié)算蒸汽量明顯上升，損耗同步下降，至7月（儀表基本改造完成）總體損耗已降至10.47%，下降4%，效果明顯。以2013全年43.5萬噸的蒸汽銷量、均價(jià)189元/噸計(jì)算，全年結(jié)算蒸汽量可增加43.5×4%＝1.74×104t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1.74×189＝328.86萬元，而60家用戶儀表改造的總投入約為3.8（萬元/套）×60（套）＝228萬元，一年之內(nèi)就可以收回改造投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)論

對(duì)供熱電廠而言，蒸汽流量儀表的準(zhǔn)確測量是熱網(wǎng)中最為困難的環(huán)節(jié)之一，“失之毫厘、差之千里”，良好的準(zhǔn)確度，既有利于構(gòu)建供熱電廠與熱用戶的正常買賣關(guān)系以及供熱銷售業(yè)務(wù)的拓展，也有利于供熱電廠實(shí)現(xiàn)顆粒歸倉，減少損失。浙能長興電廠通過認(rèn)真分析，將孔板差壓流量計(jì)改為渦街流量計(jì)，更換帶濕度補(bǔ)償?shù)姆e算儀，在小流量、間斷性用戶的測量上有效規(guī)避了流量大幅波動(dòng)時(shí)的少計(jì)和漏計(jì)現(xiàn)象，降低了流量管損，取得良好收益。

[1]李蘭.淺談流量計(jì)的選擇[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2013,05.

[2]盧嘉,史云肖,鄭永輝.用渦街流量計(jì)測量蒸汽的流量[J].石油化工自動(dòng)化,2006,4:79.

[3]上海橫河電機(jī)有限公司.橫河DY型數(shù)字式旋渦流量計(jì)說明書[Z].2012.