摘要：在(zài)集(jí)中供熱(rè)自(zì)動化(huà)系統(tǒng)中，流量是(shì)體現集中(zhōng)供熱(rè)系(xì)統(tǒng)水力平衡(héng)和調節均(jun1)衡供(gòng)熱必不可(kě)少的(de)參數之一。流量測量(liàng)主要用于(yú)集中供(gòng)熱的熱(rè)源傳輸、熱力站(zhàn)的流量監測、熱用戶的分戶計量等(děng)方(fāng)面。随着(zhe)集中供熱工程(chéng)自動化程度的提高(gāo)，工(gōng)況檢測(cè)也越來越精細。在集(jí)中供熱生(shēng)産過程中(zhōng)，流量(liàng)作爲(wèi)整個(gè)系統(tǒng)中的重要(yào)參數，對其測(cè)量顯得(dé)尤爲重要(yào)。因此(cǐ)，在集(jí)中(zhōng)供熱生(shēng)産過(guò)程中，流量計
的選(xuǎn)擇(zé)是非(fēi)常重要(yào)的。簡要(yào)介紹熱力集中(zhōng)供熱系統中常(cháng)用流量計(jì)，包括(kuò)渦街(jiē)流量計、差(chà)壓流量(liàng)計、電磁(cí)流量計，闡述了(le)其(qí)測量原(yuán)理、選(xuǎn)用和安(ān)裝(zhuāng)要求(qiú)，以期爲日後的相關(guān)工作提供(gòng)參考。
集中供熱(rè)測量的(de)流量是(shì)表示(shì)熱水流過(guò)供熱管道截面(miàn)的數量(liàng)，而集中(zhōng)供熱過程(chéng)控制的精細化使得(dé)集中供熱系(xì)統(tǒng)對流(liú)量的測量(liàng)點位越(yuè)來越多，對測量精度的(de)要求不斷(duàn)提高(gāo)。在集(jí)中(zhōng)供(gòng)熱系(xì)統中，測量流量(liàng)是爲了使(shǐ)整個(gè)熱網保持平衡(héng)，通過流量調節(jiē)保證(zhèng)供熱效果。這樣做(zuò)，也便于(yú)與第三(sān)方進行(háng)熱源結(jié)算。在集(jí)中供(gòng)熱生産過(guò)程中，如何(hé)選取(qǔ)适合(hé)的流(liú)量計(jì)呢？下面(miàn)，結合工(gōng)作中(zhōng)的(de)一些具(jù)體情(qíng)況(kuàng)做一些(xiē)簡單的(de)闡(chǎn)述，以期爲相關(guān)工作(zuò)者提供(gòng)借(jiè)鑒。
1流量的(de)概念(niàn)和流(liú)量計的分類
流量是指在一定(dìng)時間内流(liú)過管(guǎn)道某(mǒu)橫截面流(liú)體的(de)體積(jī)或質量。在集中供熱(rè)系統中，熱(rè)介質(zhì)多爲高溫(wēn)水和(hé)蒸汽(qì)，因此(cǐ)，在集中供(gòng)熱生(shēng)産過(guò)程(chéng)中使用的多(duō)爲體積流量，通(tōng)常用體積(jī)流量(liàng)表征，用qv表示，單(dān)位爲(wèi)m/h。一般流體在流動過(guò)程中(zhōng)并非完全的均勻流(liú)動，測量時(shí)，默認在(zài)某(mǒu)單位截面(miàn)上的無限小(xiǎo)單(dān)元面積da上(shàng)的流(liú)動速度(dù)是(shì)勻速的，速度爲(wèi)v。此時，流(liú)過此單元面積上(shàng)的流(liú)體流(liú)量可寫成(chéng)dqv＝vda，而通過整(zhěng)個截面的(de)流(liú)量qv爲qv＝vda。當(dāng)整個截面(miàn)上的(de)流量(liàng)分(fèn)布是均勻的，約等(děng)同于qv＝va。質量流量與體(tǐ)積流量的(de)關系可以(yǐ)表示爲：
q＝pqv.（1）
式(shì)（1）中：p爲(wèi)流體(tǐ)的密(mì)度。
對于集中供(gòng)熱系統，瞬時流(liú)量測量是表征(zhēng)管道内(nèi)的實時(shí)流量(liàng)。同(tóng)時，在結(jié)算(suàn)集中供(gòng)熱熱量時(shí)，很多情況(kuàng)下都需要總累計流(liú)量。總累計(jì)流量(liàng)是指(zhǐ)在一段(duàn)時(shí)間内流過(guò)管道的(de)流量總和，即：
v＝∫qvdt.（2）
式（2）中：v爲總(zǒng)的體積量。
通常(cháng)情況(kuàng)下(xià)，将測量(liàng)瞬時(shí)流量的表(biǎo)計稱爲流量計(jì)，将檢測(cè)累計流量的表計稱爲(wèi)計量表(biǎo)。在集中供熱系統中，流(liú)量計有(yǒu)顯(xiǎn)示總(zǒng)量的(de)作用(yòng)。流量(liàng)是在動态(tài)中測得的(de)一個量，所(suǒ)以，流量測(cè)量過(guò)程與流體的物(wù)理特(tè)性(xìng)、流(liú)體的工作環境(jìng)、流量計的(de)安(ān)裝(zhuāng)位置等有(yǒu)關。因(yīn)此，在(zài)實際工作(zuò)中，要(yào)全面(miàn)考(kǎo)慮各種(zhǒng)因素(sù)，确定流量(liàng)計的(de)類型、測量(liàng)方式，以及它在(zài)各種工況下(xià)的(de)運行(háng)情況(kuàng)，這樣(yàng)才能達到準确(què)測量(liàng)的(de)目的。流(liú)量檢測儀表包(bāo)括體積(jī)流量儀(yí)表和(hé)質量(liàng)流量儀表(biǎo)2種。在(zài)集中(zhōng)供熱(rè)的過(guò)程中(zhōng)，使用最多的是(shì)體積流量儀(yí)表，因此(cǐ)，我們(men)隻介(jiè)紹體積流量儀(yí)表。
由qv＝vda可知，當某(mǒu)一管(guǎn)道中流體(tǐ)介質(zhì)的橫(héng)截面(miàn)積a确定後，測算(suàn)出流過(guò)此(cǐ)截面(miàn)流體(tǐ)的瞬時速(sù)度v，就可(kě)以(yǐ)計算(suàn)出此處(chù)流體的體積流量(liàng)qv。根據這個原理制作(zuò)的儀(yí)表被稱爲速度(dù)法(fǎ)體積流(liú)量儀表。速度法(fǎ)體積(jī)流量儀表(biǎo)通常分(fèn)爲
差壓式流量(liàng)計
、電磁(cí)流量計、渦(wō)街流(liú)量計和超(chāo)聲波(bō)流量計等。在集中供(gòng)熱系統中(zhōng)，多使用的(de)是速度(dù)法體積(jī)流量(liàng)儀表。
2常用(yòng)流量(liàng)計介(jiè)紹
2.1渦街流(liú)量計
渦(wō)街流量計
主(zhǔ)要使用在(zài)自備燃煤(méi)鍋爐出口(kǒu)處，熱(rè)力站(zhàn)一次網回水流(liú)量監(jiān)測(cè)中。渦街(jiē)流量(liàng)計是(shì)20世紀(jì)後期才(cái)慢慢發(fā)展起(qǐ)來(lái)的，它利(lì)用的是流體振(zhèn)蕩工作(zuò)原(yuán)理。渦(wō)街流(liú)量計分爲(wèi)卡(kǎ)門渦街(jiē)和旋(xuán)進式渦街(jiē)2類。卡(kǎ)門渦街運(yùn)用的(de)是自(zì)然振(zhèn)蕩的(de)卡門渦(wō)街原理，旋進式渦街則(zé)是利用強迫振(zhèn)蕩的(de)漩渦旋進(jìn)原理。目(mù)前(qián)，前者(zhě)應用廣泛。在集(jí)中供熱生(shēng)産過程中，主(zhǔ)要運用(yòng)的是卡門(mén)渦街式的(de)渦(wō)街流量計。
2.1.1測(cè)量原理
在管道中(zhōng)，垂直于(yú)流體流(liú)向放置一個非線性柱(zhù)體，流體(tǐ)流量在流動過程中慢(màn)慢增大到(dào)某種(zhǒng)程度後，流(liú)體在(zài)非線性柱(zhù)體兩(liǎng)側會(huì)交替(tì)産生(shēng)兩列(liè)規(guī)則排序(xù)的漩(xuán)渦，如(rú)圖1所(suǒ)示。
如(rú)圖1所(suǒ)示(shì)，兩(liǎng)列漩渦的旋轉(zhuǎn)方向(xiàng)相反(fǎn)，且從發生(shēng)體上分離(lí)出來，平行但不對稱(chēng)，所以(yǐ)，這兩列漩渦被稱(chēng)爲(wèi)卡門(mén)渦街（也稱“渦街(jiē)”）。
渦街流(liú)量計的(de)結構如(rú)圖(tú)2所示(shì)。如圖2所示，渦街(jiē)流量(liàng)計的底部(bù)是渦(wō)街流(liú)量傳(chuán)感器，頭部(bù)是轉換電路(lù)。渦(wō)街流(liú)量傳感器(qì)包括(kuò)流體(tǐ)介質振動(dòng)檢測元器(qì)件和漩渦生産體。被(bèi)測流體流(liú)過漩渦産(chǎn)生體時會(huì)有規(guī)則的(de)漩渦(wō)生成(chéng)，此時，漩(xuán)渦(wō)會産生(shēng)有(yǒu)規則(zé)變化(huà)的(de)升力，檢測元(yuán)器件則會(huì)将此(cǐ)轉換爲交(jiāo)替的頻率送給轉換電路部分，通過轉(zhuǎn)換(huàn)電路(lù)輸出頻率信号(hào)或4-20ma電流信号。
2.1.2渦街流(liú)量計的安(ān)裝及相關(guān)注意事項
渦街流(liú)量計結構簡(jiǎn)單實用(yòng)，安(ān)裝程(chéng)序也(yě)很簡化，與(yǔ)經常(cháng)使(shǐ)用(yòng)的節(jiē)流式差(chà)壓流量(liàng)計相比(bǐ)，可以省(shěng)去引(yǐn)壓管和(hé)
三(sān)閥組(zǔ)
等(děng)設備，節省維(wéi)護(hù)工序和(hé)經濟成本(běn)。該流(liú)量計(jì)适用的介(jiè)質種類比較(jiào)多，比如氣體(tǐ)、液體(tǐ)、少部分的混合流體(tǐ)。另外(wài)，渦街(jiē)流量計的(de)測量(liàng)精度也比較高(gāo)，通常(cháng)爲測(cè)量值(zhí)的±0.5%～±1.5%；測量範圍廣(guǎng)，可達(dá)10∶1或25∶1；壓損比較(jiào)小，一般爲
節(jiē)流式(shì)孔闆流量(liàng)計
的25%；儀表(biǎo)适用(yòng)性強。渦街流量(liàng)計的(de)産生(shēng)漩渦(wō)很容易(yì)受到流速不(bú)穩定等因素的幹擾，因此(cǐ)，在安裝(zhuāng)渦街流(liú)量計時，上(shàng)遊側(cè)至少要有10d的直(zhí)管段，下遊側有5d左右的直管段(duàn)。在選擇安(ān)裝地(dì)點時，應注意避(bì)免機械振動，尤(yóu)其要避免管道(dào)振動。
2.2差壓(yā)流量(liàng)計
對于集(jí)中供熱系統，差(chà)壓流(liú)量計主(zhǔ)要運用(yòng)在3台(tái)自備(bèi)鍋爐(lú)的總(zǒng)供水(shuǐ)管的(de)流量測量和部分熱(rè)力站的一次網(wǎng)回水流量(liàng)測量中。相比(bǐ)于(yú)其他流量計，差壓流(liú)量(liàng)計(jì)的使用要(yào)更早(zǎo)一些，其應(yīng)用範(fàn)圍更(gèng)加廣(guǎng)泛，自(zì)然差(chà)壓流量計的技(jì)術也更成(chéng)熟一(yī)些。節流差壓式流量計(jì)作爲差(chà)壓流量計，是适用範圍最(zuì)廣的一種。
2.2.1測(cè)量原理(lǐ)
節流差(chà)壓式流(liú)量(liàng)計(jì)的工作原(yuán)理是，當(dāng)流(liú)體(tǐ)在管道内流動時(shí)，遇到節(jiē)流裝置，就會(huì)實現壓力(lì)能轉(zhuǎn)換爲動能(néng)的能量(liàng)轉換過(guò)程，由能量轉換産生壓(yā)差信号(hào)。節流差壓式流量計主要由節(jiē)流裝置(zhì)、
差(chà)壓變送器(qì)
兩部(bù)分組(zǔ)成，也被稱爲“差(chà)壓式(shì)流(liú)量計”。節(jiē)流裝(zhuāng)置通常分(fèn)爲标準(zhǔn)節流裝(zhuāng)置和非标(biāo)準節(jiē)流裝置，其(qí)作用(yòng)就是阻擋(dǎng)管道(dào)中流動的流體(tǐ)，迫使其形成壓力差(chà)。系(xì)統的節流裝置由(yóu)節流原器(qì)件(jiàn)、取壓裝(zhuāng)置和(hé)測量引管(guǎn)3部分組成。
孔(kǒng)闆(pǎn)流量(liàng)計
作(zuò)爲節(jiē)流式差壓計的(de)一種，其使用範圍(wéi)特(tè)别廣。目前(qián)，在集中供熱(rè)系統中，有很多檢(jiǎn)測處都使用的(de)是孔(kǒng)闆流量計，其主要是由标(biāo)準孔(kǒng)闆(pǎn)和差壓(yā)變送(sòng)器組成的。
2.2.2節流(liú)式差壓變(biàn)送器(qì)優劣勢
節(jiē)流(liú)式(shì)差壓變送(sòng)器的優(yōu)勢是：①國(guó)際通用，應用曆(lì)史長，經(jīng)驗數據(jù)豐富(fù)；②一次(cì)件和(hé)二次(cì)儀(yí)表可分開生産供(gòng)給，易(yì)于大批量生産，降低(dī)成本(běn)，便于采購(gòu)；③測量介質寬，适(shì)合液體和(hé)氣體。
節流式差(chà)壓變(biàn)送(sòng)器(qì)的不(bú)足有：①對安裝直管段(duàn)要求高，一(yī)般要求10d以上；②長期使用精度(dù)嚴重下降，必(bì)須強制周(zhōu)期檢定；③有不可(kě)恢複(fú)壓力(lì)降，屬(shǔ)于高能耗(hào)流量(liàng)計；④量程窄(zhǎi)，法蘭裝夾式，維護工作(zuò)量(liàng)大；⑤不耐髒(zāng)污(wū)，計量供暖水易短(duǎn)期失(shī)效（有顯(xiǎn)示值，但(dàn)與實(shí)際值偏差(chà)比較大(dà)）。
2.3電磁流(liú)量計
在集(jí)中供(gòng)熱系統中，
電磁(cí)流量計
主(zhǔ)要運(yùn)用在一二号隔(gé)壓站(zhàn)測(cè)試流量(liàng)以及電廠出口(kǒu)處的測量(liàng)中。近(jìn)年來，電磁流量(liàng)計也被廣(guǎng)泛應用于(yú)不斷推廣(guǎng)的熱(rè)用戶(hù)結算的分(fèn)戶計量中(zhōng)。電磁流量計(jì)是(shì)以法(fǎ)拉第電磁(cí)定律爲原理制(zhì)造的測(cè)量流量(liàng)的表計，其優點(diǎn)比較(jiào)多，比如可測流量的(de)範圍廣，流量比(bǐ)值可(kě)以達到(dào)20∶1以上，可測量的管徑範(fàn)圍大，最(zuì)大可達3m，測量精度(dù)很高，可測量(liàng)适當電(diàn)導率範圍内的(de)水、腐蝕性液體、酸堿等各種流(liú)體流(liú)量。但(dàn)是，電磁流量計也有(yǒu)其缺(quē)點(diǎn)，它不能(néng)檢測(cè)氣體、蒸汽(qì)和純淨(jìng)水的流量。
2.3.1工作原理
在(zài)某磁場(chǎng)中，導體(tǐ)作切割磁力線(xiàn)運動(dòng)時，在導體(tǐ)中會産(chǎn)生感應電勢，感(gǎn)應(yīng)電勢的大小與導體(tǐ)在磁(cí)場中的有(yǒu)效(xiào)長度和(hé)導體(tǐ)在磁場(chǎng)做(zuò)垂直于磁場(chǎng)方(fāng)向運(yùn)動的速度成正(zhèng)比。其工作原理(lǐ)如(rú)圖3所(suǒ)示。
導電(diàn)流體(tǐ)在磁場中做垂(chuí)直方向流動而切割磁力線時(shí)，會在(zài)管道兩邊的電極上(shàng)産生(shēng)電勢(shì)。感(gǎn)應(yīng)電動(dòng)勢的(de)方向由右(yòu)手定則判定，感(gǎn)應電(diàn)勢的大小(xiǎo)由式（3）确(què)定(dìng)，即：
ex＝bdv.（3）
式（3）中：ex爲感應電勢(shì)，v；b爲磁感應(yīng)強度，t；d爲被測管道内(nèi)徑，m；v爲測量(liàng)流體(tǐ)的平均流速，m/s。
體(tǐ)積流量qv等(děng)于流(liú)體的流速v與管(guǎn)道截面(miàn)積（πd2）/4的乘積，即qv＝πd2v/4.将(jiāng)其代入式（3）中(zhōng)可得：qv＝πdex/4b.由此可知，在(zài)被測管(guǎn)道内徑d已(yǐ)确定(dìng)，且磁(cí)感應強度(dù)b保持(chí)不變時，被測qv與(yǔ)b呈線性比(bǐ)例關系。如(rú)果同(tóng)時各插入一根電極于管道兩(liǎng)側，就可引入ex，即(jí)可測得ex的(de)大小，從而可以計算(suàn)出qv的(de)值。
2.3.2選(xuǎn)擇時的注意(yì)事項
在(zài)集中供(gòng)熱(rè)系(xì)統(tǒng)中，選用合(hé)适的(de)電磁流(liú)量計會(huì)事半功倍——不僅(jǐn)可以(yǐ)節約(yuē)成本，還可(kě)以獲(huò)得(dé)準(zhǔn)确的測量(liàng)值。因(yīn)此，在(zài)選(xuǎn)用(yòng)電磁流量(liàng)計時(shí)，應注意以(yǐ)下幾點：①使(shǐ)用電磁流(liú)量(liàng)計(jì)測量(liàng)時，被(bèi)測流(liú)體介質必須爲導電(diàn)的(de)液(yè)體。集(jí)中供熱生産過程中(zhōng)的(de)介質爲(wèi)非純(chún)淨熱(rè)水，正好符合(hé)要求。②使(shǐ)用電(diàn)磁(cí)流(liú)量計測量(liàng)時，其口徑(jìng)本身(shēn)應(yīng)該(gāi)小(xiǎo)于(yú)測量管道(dào)的内徑。測量時，管内液體(tǐ)的(de)流量也(yě)要符合要(yào)求，一(yī)般情況下應超(chāo)過滿量程的1/2以(yǐ)上。③使用(yòng)電磁流(liú)量計測量時的(de)工作壓力必須(xū)以其(qí)額定(dìng)工作(zuò)壓力作爲(wèi)上限。④使用電(diàn)磁流量(liàng)計測量時，被測(cè)溫度(dù)一般(bān)不超過200℃。
2.3.3在(zài)集中供熱(rè)系統中安(ān)裝的注意事項(xiàng)
在集中供(gòng)熱系統中(zhōng)安裝電磁流量(liàng)計時(shí)應(yīng)注意(yì)以(yǐ)下幾點(diǎn)：①電(diàn)磁流(liú)量計的(de)安裝位(wèi)置可以是(shì)水平(píng)的，也可是垂直(zhí)的，但是，必須(xū)根(gēn)據現(xiàn)場實際情(qíng)況和(hé)運行環境(jìng)來确(què)定(dìng)，同時，要(yào)遵循各廠家針(zhēn)對流(liú)量(liàng)計的安(ān)裝提(tí)出的要求(qiú)。②在安裝電磁流量計(jì)時(shí)，要注意(yì)電磁幹擾（遠離(lí)比如(rú)循環(huán)水泵(bèng)、補水泵、變(biàn)壓器(qì)等），要正(zhèng)确接地(dì)。③作爲速度式流(liú)量計的一種，使(shǐ)用電磁流量計進行測量(liàng)工作(zuò)時，會(huì)受到(dào)流速(sù)不均(jun1)等(děng)因(yīn)素的影響，測量(liàng)誤差會比較大。因(yīn)此(cǐ)，在安裝電(diàn)磁流量計時(shí)，在确定位置(zhì)時，要注意(yì)前面管道必須(xū)保持留有10d左右(yòu)的直管(guǎn)段，以免(miǎn)影響電磁流量(liàng)計的(de)正常使用(yòng)。
3總結
在(zài)集(jí)中供(gòng)熱生産(chǎn)過程中，選擇流量(liàng)計時必須注(zhù)意(yì)設計(jì)要求(qiú)、經濟效益和适合(hé)特定類(lèi)型流量計工作的工(gōng)況。每種流量計都有(yǒu)其特(tè)定的(de)測量介質(zhì)範圍(wéi)，也有(yǒu)其特定的工作環境，因此，我們(men)必須根據集(jí)中供熱(rè)的具體生産情況，然(rán)後結合流(liú)量計本(běn)身的工(gōng)作特(tè)點及其經(jīng)濟性，選(xuǎn)擇(zé)合适的流(liú)量計(jì)。
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