供热计量改进与防窃热研究

孙　荣

(石家庄华电供热集团有限公司，石家庄　050041)



供热计量改进与防窃热研究

孙荣

(石家庄华电供热集团有限公司，石家庄050041)

摘要:热网运行中的热损失是热网经济运行的一大障碍，以石家庄华电供热集团有限公司汽网作为研究对象，从流量计量技术入手，结合公司计量管理需求，提出供热计量改进方案以及防窃热措施，为企业节能降耗提供参考。

关键词:供热机组；管损;流量计;误差分析;防窃热

1概述

石家庄华电供热集团有限公司汽网承担着石家庄市东部城区约1 500万m2供热任务,蒸汽管网大致可分为6条采暖主干管和9条工业用热管道，2015-2016年采暖季平均热负荷663 t/h，热用户约450户，采暖季蒸汽管网管损10.13%，同比升高2.37%。

2管损原因分析

在供热管网中，热源厂出口关口表总量与所有用户表总量之差为管损。管损偏高不仅造成巨大的能源浪费，同时使企业的经济效益受到严重影响，因此,必须采取有效措施进行控制，提高能源使用效率，维护企业经济利益。蒸汽管网管损产生的原因有以下几方面。

a. 蒸汽传输过程中的自然损耗。由于蒸汽在管道传输中有自然散热、泄漏等情况，并且随着温度、压力的降低，蒸汽凝结成水，产生热损。

b. 仪表计量误差。由于计量仪表参数设计不合理、仪表老化稳定性差、计量系统安装不规范等因素造成了仪表计量误差。

c. 用户窃热。

3流量计量准确性分析及改进措施

目前公司蒸汽计量以孔板流量计和涡街流量计为主，在实际运用中，由于安装、选型、使用不当等原因，2种流量计都会产生较大的测量误差，影响仪表的计量准确性。

3.1孔板流量计测量

3.1.1误差分析

a. 孔板流量计上下游直管段不够，弯头过多，会造成流量测量偏低。

b. 孔板在长时间的使用过程中，被蒸汽侵蚀或机械磨损而产生变形，会造成实际流量偏低。

c. 差压变送器引起的误差。变送器零位偏高(或低)，造成差压值偏大(或小)，使计量汽量比实际汽量偏大(或小)；差压变送器准确度等级和量程选择不正确；差压变送器三阀组漏气或堵塞，正压侧漏气，计量偏小；负压侧漏气，计量偏大；平衡阀内漏，计量偏小。

d. 差压信号传递失真引入的误差。孔板流量计测量系统安装不正确引起的误差，实际流量超出孔板流量计量程比范围会增加测量的不确定度。孔板前积水会引起测量误差，使流量示值偏小。

e. 蒸汽密度补偿不合理引入的计量误差。实际运行工况下蒸汽的流出系数C、可膨胀系数ε与设计工况的偏差，如果不进行修正就会导致测量示值的误差。

3.1.2改进措施

针对孔板流量计误差产生的原因，提高孔板流量计测量精度可以从以下几方面入手：

a. 定期进行流量计检定，及时更换超期孔板。

b. 对差压变送器进行合理选型、维护及应用，定期对差压变送器进行回零检查，发现有异常或者超差情况时，及时进行校准，并按照周期进行检定。

c. 加强计量系统安装工艺监督。流量计上下游直管段要满足规程要求，确实无法满足时，应考虑在流量计前加装流动调整器；孔板流量计正负压导压管要正确安装，接反会使差压信号偏小；孔板流量计导压管路上的阀门应采用与导压管同内径、高密封性能的阀门，优选直通球阀；孔板的锐面应迎着流体的方向，以确保孔板的方向安装正确；孔板的前端面与管段轴线应保持垂直，最大倾斜度应小于1°；孔板的密封垫片不能伸入管道中，应尽量薄，一般厚度小于0.03D；孔板流量计引压管路应垂直或倾斜安装，其倾斜度应大于1：12，正负导压管冷凝器水平，安装高度相等；使用伴热电缆时，要使正负压管内液体温度尽量相等，并且缠绕不能过于密集，防止导压管内液体气话，出现虚假差压；当差压变送器在节流装置上方安装时，垂直(或倾斜)导压管内必须充满蒸汽，这就要求导管内径足够大，而且正负压端切断阀采用球阀，防止导压管内凝结水“吊”在管内。垂直管路节流装置安装如图1所示。

图1　垂直管路节流装置安装示意

e. 针对孔板量程较窄，实际流量范围宽，小流量无法准确计量的问题可以采用加装计量旁路；或者采用双量程差压流量计测量，增设一个低量程差压变送器并配用专用智能积算仪，根据流量大小在最大量程30%时，自动切换2台差压变送器信号进行计算。

f. 采用合理的密度补偿方式，合理选择温度、压力测点的位置，一般来说测压点在前，测温点在后。压力信号的测压点必须选在孔板正端取压口，温度测点与孔板之间的距离至少为5D。同时智能积算仪要采用精确的密度计算数学模型，可以减少密度计算带来的误差。

3.2涡街流量计测量误差

3.2.1误差分析

a. 流量计前后直管段长度不够，会影响卡门涡街的形成，从而影响流量值的测量。

b. 涡街流量计抗干扰能力差，外界振动会造成附加频率f，引起测量误差。

c. 每一台涡街流量计都有它设计的流量系数，但在实际运行中流量系数的偏差会造成测量误差。

d. 由于测量的蒸汽带水较多，或者流量计流速过高超出测量范围是，涡街流量计会出现“漏脉冲”现象，造成计量示值偏低。

e. 涡街流量计是速度式仪表，测量的是介质的体积流量，当使用涡街流量计测量蒸汽质量流量时，密度计算不准确会增加测量误差。

3.2.2改进措施

a. 增加前后直管段长度，上游直管段配置大于20D，下游直管段配置大于5D。

b. 涡街流量计安装应采取加固措施，当安装在振动较强的位置时，必须采取减振措施，在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置，并加防振垫。

c. 涡街流量计应定期检定测出其准确的流量系数，确保流量计的准确度。

d. 涡街流量计选型时应先确定要测量的流量范围，再选择适合的口径，当蒸汽压力过低时不宜选用涡街流量计。

e. 正确选择压力、温度测点位置，确保密度补偿时准确合理。

4防窃热研究及治理措施

4.1窃电种类

a. 私动计量系统阀门，如关闭孔板流量计正压侧一次门、打开三阀组平衡阀、打开正压侧排污门等。

b. 在测量回路中串接可调电位器，通过调整可以改变传感器4～20 mA信号，从而影响流量计算。

c. 切断一次、二次表间信号线，造成流量计无法正常计量。

d. 恶意对计量仪表停电。

e. 通过调整流量计前端减压阀、调控阀等，改变管道压力，影响介质密度、流速，引起计量误差。

f. 在流量计附近加装干扰器，影响仪表正常工作。

g. 利用旁路窃热，使主管流量无法计量。

4.2防窃热治理措施

a. 由于孔板流量计系统连接阀门较多，阀门的开度直接影响测量示值的准确程度，因此计量系统必须要封闭管理，采用防盗表柜，减少阀门、接线端子等外露可动部件。

b. 增加用户换热站计量系统报警功能，包括停电报警、开关门报警等，报警信号可通过智能显示仪上传至上位机。针对用户恶意停电可采用加装UPS电源、蓄电池等方式，确保仪表无外供电源也能正常工作若干天。

c. 完善供热计量智能监测系统，实现上位机对用户恶意操作的控制调节，上位机可以向用户供气阀等设备下发调节指令，实现用户远程监控。

d. 利用智能监测技术实现对管网用户换热站的自动化调节。

e. 建立完善的用户信息管理平台，保证用户用热信息的准确可靠，提高用户计量分析的准确度，及时发现用户异常用热。

5结束语

通过供热计量改进与防窃热项目的开发，为公司提高精细化管理水平，降低管损，提高供热效率，提供了可行的方法。今后还需要在新型计量方式的推广应用，防窃热控制策略的开发，监控平台的完善，控制设备的选择上，认真总结，不断完善，利用科学技术推动管理创新，使供热系统实现安全、稳定、高效和节能。

参考文献:

[1]GB 50131-2007，自动化仪表工程施工质量验收规范[S].

[2]张桂玲.蒸汽热网管损的产生和控制[J].科技资讯，2011(29)：24.

[3]纪纲.流量测量仪表应用技巧[M](2版).北京：化学工业出版社,2009.

本文责任编辑：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

作者简介：孙荣(1976-)，女，工程师，主要从事供热管网蒸汽及高温水流量计量管理工作。

中图分类号：TK313

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2016)03-0060-03