孫　榮

(石家莊華電供熱集團(tuán)有限公司，石家莊　050041)

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供熱計量改進(jìn)與防竊熱研究

孫榮

(石家莊華電供熱集團(tuán)有限公司，石家莊050041)

摘要:熱網(wǎng)運(yùn)行中的熱損失是熱網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一大障礙，以石家莊華電供熱集團(tuán)有限公司汽網(wǎng)作為研究對象，從流量計量技術(shù)入手，結(jié)合公司計量管理需求，提出供熱計量改進(jìn)方案以及防竊熱措施，為企業(yè)節(jié)能降耗提供參考。

關(guān)鍵詞:供熱機(jī)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(tuán)有限公司汽網(wǎng)承擔(dān)著石家莊市東部城區(qū)約1 500萬m2供熱任務(wù),蒸汽管網(wǎng)大致可分為6條采暖主干管和9條工業(yè)用熱管道，2015-2016年采暖季平均熱負(fù)荷663 t/h，熱用戶約450戶，采暖季蒸汽管網(wǎng)管損10.13%，同比升高2.37%。

2管損原因分析

在供熱管網(wǎng)中，熱源廠出口關(guān)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(fèi)，同時使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重影響，因此,必須采取有效措施進(jìn)行控制，提高能源使用效率，維護(hù)企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益。蒸汽管網(wǎng)管損產(chǎn)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(jié)成水，產(chǎn)生熱損。

b. 儀表計量誤差。由于計量儀表參數(shù)設(shè)計不合理、儀表老化穩(wěn)定性差、計量系統(tǒng)安裝不規(guī)范等因素造成了儀表計量誤差。

c. 用戶竊熱。

3流量計量準(zhǔn)確性分析及改進(jìn)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(shí)際運(yùn)用中，由于安裝、選型、使用不當(dāng)?shù)仍颍?種流量計都會產(chǎn)生較大的測量誤差，影響儀表的計量準(zhǔn)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(jī)械磨損而產(chǎn)生變形，會造成實(shí)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(shí)際汽量偏大(或小)；差壓變送器準(zhǔn)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(cè)漏氣，計量偏??；負(fù)壓側(cè)漏氣，計量偏大；平衡閥內(nèi)漏，計量偏小。

d. 差壓信號傳遞失真引入的誤差?？装辶髁坑嫓y量系統(tǒng)安裝不正確引起的誤差，實(shí)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?？装迩胺e水會引起測量誤差，使流量示值偏小。

e. 蒸汽密度補(bǔ)償不合理引入的計量誤差。實(shí)際運(yùn)行工況下蒸汽的流出系數(shù)C、可膨脹系數(shù)ε與設(shè)計工況的偏差，如果不進(jìn)行修正就會導(dǎo)致測量示值的誤差。

3.1.2改進(jìn)措施

針對孔板流量計誤差產(chǎn)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(jìn)行流量計檢定，及時更換超期孔板。

b. 對差壓變送器進(jìn)行合理選型、維護(hù)及應(yīng)用，定期對差壓變送器進(jìn)行回零檢查，發(fā)現(xiàn)有異?；蛘叱钋闆r時，及時進(jìn)行校準(zhǔn)，并按照周期進(jìn)行檢定。

c. 加強(qiáng)計量系統(tǒng)安裝工藝監(jiān)督。流量計上下游直管段要滿足規(guī)程要求，確實(shí)無法滿足時，應(yīng)考慮在流量計前加裝流動調(diào)整器；孔板流量計正負(fù)壓導(dǎo)壓管要正確安裝，接反會使差壓信號偏??；孔板流量計導(dǎo)壓管路上的閥門應(yīng)采用與導(dǎo)壓管同內(nèi)徑、高密封性能的閥門，優(yōu)選直通球閥；孔板的銳面應(yīng)迎著流體的方向，以確?？装宓姆较虬惭b正確；孔板的前端面與管段軸線應(yīng)保持垂直，最大傾斜度應(yīng)小于1°；孔板的密封墊片不能伸入管道中，應(yīng)盡量薄，一般厚度小于0.03D；孔板流量計引壓管路應(yīng)垂直或傾斜安裝，其傾斜度應(yīng)大于1：12，正負(fù)導(dǎo)壓管冷凝器水平，安裝高度相等；使用伴熱電纜時，要使正負(fù)壓管內(nèi)液體溫度盡量相等，并且纏繞不能過于密集，防止導(dǎo)壓管內(nèi)液體氣話，出現(xiàn)虛假差壓；當(dāng)差壓變送器在節(jié)流裝置上方安裝時，垂直(或傾斜)導(dǎo)壓管內(nèi)必須充滿蒸汽，這就要求導(dǎo)管內(nèi)徑足夠大，而且正負(fù)壓端切斷閥采用球閥，防止導(dǎo)壓管內(nèi)凝結(jié)水“吊”在管內(nèi)。垂直管路節(jié)流裝置安裝如圖1所示。

圖1　垂直管路節(jié)流裝置安裝示意

e. 針對孔板量程較窄，實(shí)際流量范圍寬，小流量無法準(zhǔn)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(shè)一個低量程差壓變送器并配用專用智能積算儀，根據(jù)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(jìn)行計算。

f. 采用合理的密度補(bǔ)償方式，合理選擇溫度、壓力測點(diǎn)的位置，一般來說測壓點(diǎn)在前，測溫點(diǎn)在后。壓力信號的測壓點(diǎn)必須選在孔板正端取壓口，溫度測點(diǎn)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(shù)學(xué)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(shè)計的流量系數(shù)，但在實(shí)際運(yùn)行中流量系數(shù)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(xiàn)“漏脈沖”現(xiàn)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(zhì)的體積流量，當(dāng)使用渦街流量計測量蒸汽質(zhì)量流量時，密度計算不準(zhǔn)確會增加測量誤差。

3.2.2改進(jìn)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(yīng)采取加固措施，當(dāng)安裝在振動較強(qiáng)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(shè)置管道緊固裝置，并加防振墊。

c. 渦街流量計應(yīng)定期檢定測出其準(zhǔn)確的流量系數(shù)，確保流量計的準(zhǔn)確度。

d. 渦街流量計選型時應(yīng)先確定要測量的流量范圍，再選擇適合的口徑，當(dāng)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(diǎn)位置，確保密度補(bǔ)償時準(zhǔn)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(tǒng)閥門，如關(guān)閉孔板流量計正壓側(cè)一次門、打開三閥組平衡閥、打開正壓側(cè)排污門等。

b. 在測量回路中串接可調(diào)電位器，通過調(diào)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(diào)整流量計前端減壓閥、調(diào)控閥等，改變管道壓力，影響介質(zhì)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(tǒng)連接閥門較多，閥門的開度直接影響測量示值的準(zhǔn)確程度，因此計量系統(tǒng)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(tǒng)報警功能，包括停電報警、開關(guān)門報警等，報警信號可通過智能顯示儀上傳至上位機(jī)。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(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對用戶惡意操作的控制調(diào)節(jié)，上位機(jī)可以向用戶供氣閥等設(shè)備下發(fā)調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控。

d. 利用智能監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)用戶換熱站的自動化調(diào)節(jié)。

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

5結(jié)束語

通過供熱計量改進(jìn)與防竊熱項目的開發(fā)，為公司提高精細(xì)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(yīng)用，防竊熱控制策略的開發(fā)，監(jiān)控平臺的完善，控制設(shè)備的選擇上，認(rèn)真總結(jié)，不斷完善，利用科學(xué)技術(shù)推動管理創(chuàng)新，使供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效和節(jié)能。

參考文獻(xiàn):

[1]GB 50131-2007，自動化儀表工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

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

[3]紀(jì)綱.流量測量儀表應(yīng)用技巧[M](2版).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

本文責(zé)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(wǎng)蒸汽及高溫水流量計量管理工作。

中圖分類號：TK313

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1001-9898(2016)03-0060-03