流量儀表在供熱系統(tǒng)中具有重要的作用，特別是在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)條件下，蒸汽流量、燃?xì)饬髁炕驘崴疅崃坎捎觅Q(mào)易結(jié)算方式，流量儀表的測量就是計(jì)量收費(fèi)的依據(jù)，因此要求具有很高的技術(shù)性能。
近十年來，我國流量儀表使用得最多的還是孔板差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)，這兩種流量儀表都是被用戶認(rèn)可的流量儀表，但由于生產(chǎn)廠家不同，生產(chǎn)廠家掌握流量測量專業(yè)知識(shí)方面的差異和技術(shù)水平的參差不齊，導(dǎo)致市場上同類的孔板差壓流量計(jì)和渦街流量計(jì)技術(shù)性能相差甚遠(yuǎn)，其中有相當(dāng)部分不被認(rèn)可，達(dá)不到貿(mào)易結(jié)算的要求。
流量儀表能否達(dá)到貿(mào)易結(jié)算的要求，可以通過一些硬性指標(biāo)來檢驗(yàn)。這些硬性指標(biāo)涉及到儀表的可靠性與測量精度問題，涉及到儀表對(duì)停電的處理、對(duì)超量程運(yùn)行的處理、對(duì)系統(tǒng)故障的處理、對(duì)濕飽和蒸汽流量測量的處理和網(wǎng)絡(luò)通訊問題等等。
一、流量儀表的可靠性及測量精度問題
（一）流量儀表的可靠性
流量儀表一般都是由一次儀表（如節(jié)流裝置及渦街傳感器）、變送器（如差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器），及二次儀表（如流量積算儀）組成，考察流量儀表的可靠性，應(yīng)分別考察一次儀表、變送器及二次儀表的可靠性。以孔板差壓流量計(jì)為例，孔板作為差壓流量計(jì)的一次儀表，目前市場上有分體式和一體式兩類結(jié)構(gòu)，從使用情況看，一體式孔板要比分體式孔板可靠得多，為什么使用了近百年的分體式結(jié)構(gòu)沒有一體式孔板可靠呢？原因就在于分體式結(jié)構(gòu)中，從前后環(huán)室至冷凝罐之間有兩段碳鋼材質(zhì)的導(dǎo)壓管和截止閥，碳鋼材質(zhì)的導(dǎo)壓管運(yùn)行一段時(shí)間后容易結(jié)垢而堵塞導(dǎo)壓管，碳鋼材質(zhì)的截止閥和石棉墊片也容易堵塞。經(jīng)常排污可以減少堵塞故障，但每排一次污，都需要較長時(shí)間才能穩(wěn)定下來，這對(duì)于貿(mào)易結(jié)算是不合適的。相比之下，一體式孔板采用不銹鋼加工而成，不容易結(jié)垢，也不用排污，使用多年都不會(huì)堵塞，可靠性高于分體式孔板。應(yīng)當(dāng)指出的是目前市場上有許多廠家的一體式孔板產(chǎn)品，由于三閥組和管接頭的質(zhì)量不過關(guān)，而存在微漏現(xiàn)象，少許的微漏將導(dǎo)致很大測量誤差，這是絕對(duì)不允許的。
除一次儀表外，變送器的質(zhì)量在流量測量中也很重要，它們將被測流體介質(zhì)的壓力、溫度及節(jié)流裝置前后的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成為 4 ～ 20mA 的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，變送器的作用在于將不便于運(yùn)算的物性參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于運(yùn)算的電流信號(hào)輸出。目前國內(nèi)生產(chǎn)的這類產(chǎn)品，普遍存在性能不可靠，使用壽命短等缺點(diǎn)，因此流量儀表中配用的這些產(chǎn)品，必須嚴(yán)格挑選，否則會(huì)影響流量儀表的性能�？装宀顗毫髁坑�(jì)的二次儀表，通常稱為流量積算儀，近年來，流量積算儀均已智能化，只不過不同的生產(chǎn)廠家智能化的程度不同。由于用芯片代替原始的分離元件，可靠性得到了很大提高。目前市場上的流量積算儀大致分為萬用型和專用型兩種，萬用型流量積算儀通過硬件設(shè)置，可與差壓流量計(jì)、渦街流量計(jì)或其它流量計(jì)配用，可測量過熱蒸汽、飽和蒸汽、氣體及液體等不同介質(zhì)的流量。專用型流量積算儀硬件設(shè)置少，不像萬用型流量積算儀那樣，任何流體介質(zhì)都適用，對(duì)于不同的流體介質(zhì)，需要更換軟件。從儀表可靠性看，儀表內(nèi)電子線路的集成度越高，芯片越少，器件越少，可靠性越高。因此，專用型流量積算儀的可靠性比萬用型流量積算儀要高得多。
同孔板差壓流量計(jì)一樣，考察渦街流量計(jì)的可靠性，也應(yīng)從渦街傳感器、變送器（壓力變送器，溫度變送器）及流量積算儀分別考察。渦街傳感器將被測流體的流速轉(zhuǎn)變成頻率信號(hào)，頻率信號(hào)與流速成比例，因此測取了頻率就知道了流速。頻率的測量方法有很多，最常用的有電容和壓電晶體兩種，我國渦街流量計(jì)生產(chǎn)廠大都使用后者。渦街傳感器的可靠性是流量專業(yè)工作者經(jīng)常談?wù)摰脑掝}，特別是國產(chǎn)渦街傳感器的可靠性，談?wù)摰母�。由于渦街傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn)，近年來使用很多，但有部分國產(chǎn)渦街傳感器可靠性差，經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象是出廠檢驗(yàn)是合格的，但使用一段時(shí)間，如一或兩年后，渦街傳感器的壓電晶體給不出信號(hào)或渦街傳感器內(nèi)的檢測放大器無信號(hào)輸出，造成整個(gè)渦街流量計(jì)無法使用，用這種流量儀表計(jì)量收費(fèi)是不適合的。
（二）流量儀表的測量精度
流量儀表的測量精度在相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)中是用不確定度來表示的，流量測量的不確定度相當(dāng)于統(tǒng)計(jì)學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)偏差的兩倍，流量測量總的不確定度等于流量計(jì)算公式中各參數(shù)不確定度平方和的開方。由此可以看出，流量儀表的測量精度不是只看流量測量系統(tǒng)中某一部分的精度，如差壓流量計(jì)的節(jié)流孔板和差壓變送器、渦街流量計(jì)中的渦街傳感器，而是整個(gè)流量測量系統(tǒng)。
在談?wù)摿髁績x表的測量精度時(shí)，有些使用者錯(cuò)誤的認(rèn)為孔板差壓流量計(jì)是老式流量儀表，測量精度低，其實(shí)這種說法是不正確的。實(shí)際上，幾十年來孔板差壓流量計(jì)在不斷的演變和完善，過去無法解決的問題，在儀表智能化后都輕易地解決了。例如，以前孔板是在設(shè)定工況下計(jì)算節(jié)流孔徑d20值，在該工況下，規(guī)定了孔板的流量系數(shù)α，流束膨脹系數(shù)ε，工作狀態(tài)下的孔徑dt及流體密度ρ值，流量儀表在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行時(shí)誤差最小，只存在流量理論計(jì)算誤差，當(dāng)偏離設(shè)計(jì)工況和設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)，將會(huì)帶來許多附加測量誤差，因此規(guī)定流量的量程比為3：1，也就是三分之一刻度流量以下的流量是不能測量的。儀表智能化后，從儀表量程的零點(diǎn)至滿點(diǎn)的整個(gè)量程范圍都將是儀表的設(shè)計(jì)工況和設(shè)計(jì)點(diǎn)，儀表將不會(huì)有偏離設(shè)計(jì)工況產(chǎn)生附加測量誤差的問題，儀表的量程范圍將會(huì)大大拓寬。在這種情況下，影響量程范圍的只是差壓變送器的精度和流量積算儀的精度。例如：0.075%精度的差壓變送器在4 ～20mA電流信號(hào)輸出時(shí)的最大偏差為0.012mA，在量程起始點(diǎn)的電流信號(hào)最大只有4.012mA，其所對(duì)應(yīng)的流量為刻度流量的2.7%，只有2.7%以下的流量不能測量。至于流量積算儀的運(yùn)算精度，對(duì)于1臺(tái)高性能的流量積算儀，其運(yùn)算誤差可以忽略不計(jì)�？紤]到其它各種因素，孔板差壓流量計(jì)的量程范圍可到20：1 。
渦街流量計(jì)的精度取決于渦街傳感器、變送器及流量積算儀。渦街流量計(jì)的精度也可用流量測量的不確定度表示，流量測量的不確定度等于渦街頻率的不確定度和流體密度的不確定度平方和的開方。渦街頻率的不確定度與渦街傳感器有關(guān)，流體密度的不確定度與壓力變送器和溫度變送器有關(guān)。渦街流量計(jì)的流量與渦街頻率和流體密度二者成比例關(guān)系，這說明渦街傳感器與壓力變送器和溫度變送器在確定流量時(shí)是同等重要的。但在實(shí)際使用中，有些人只強(qiáng)調(diào)渦街傳感器，而忽略了壓力變送器和溫度變送器，當(dāng)渦街傳感器運(yùn)行正常，而壓力變送器運(yùn)行不正常，導(dǎo)致流量示值嚴(yán)重偏離真實(shí)流量值時(shí)， 還全然不知。
流量積算儀的作用在流量測量系統(tǒng)中非常重要，從某種意義上講，流量儀表的測量精度主要取決于流量積算儀的功能。以孔板差壓流量計(jì)為例，節(jié)流孔板按標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算加工就可以了，差壓變送器只是將孔板前后的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)，壓力變送器和溫度變送器也只是將壓力信號(hào)、溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)，而流量積算儀則不同，它將利用差壓信號(hào)、壓力信號(hào)和溫度信號(hào)判斷流體的運(yùn)行工況，確定與流量有關(guān)的所有參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算真實(shí)質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量。這種新的流量信號(hào)處理模式已經(jīng)不是人們常提起的溫壓補(bǔ)償模式了，所謂溫壓補(bǔ)償是在原設(shè)定的流體溫度、壓力條件下確定的流量參數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行工況下，當(dāng)溫度、壓力波動(dòng)時(shí)，對(duì)原來已確定的流量參數(shù)進(jìn)行修正補(bǔ)償，而在新的概念中儀表不存在有原始的流量參數(shù)，所有的流量參數(shù)都是在測量周期瞬間精確計(jì)算確定的。這種新概念處理流量信號(hào)使差壓流量計(jì)煥然一新，它將總的流量測量誤差減至最小，并且大大拓寬了流量測量范圍。
二、流量儀表用于計(jì)量收費(fèi)需要考慮的幾個(gè)問題
（一）流量儀表的停電與計(jì)時(shí)問題
流量儀表停電后將不在工作，停電期間的流量將無法累積，這對(duì)于貿(mào)易結(jié)算是不允許的。因此，在流量儀表智能化后，許多流量積算儀都可顯示儀表累積運(yùn)行時(shí)間，以此判斷在某段時(shí)間內(nèi)，儀表是否停電，以及停電多長時(shí)間。儀表增設(shè)累積運(yùn)行時(shí)間功能可以解決一些在停電期間累積流量漏計(jì)的問題，但這種方式不可能解決得徹底。例如：由熱力公司提供的蒸汽流量，用戶每天間斷使用的總流量為30t，如果儀表記時(shí)為累積運(yùn)行3小時(shí)，可推斷瞬時(shí)流量約為10t/h。但實(shí)際使用蒸汽時(shí)間為6小時(shí)，全天總流量應(yīng)為60t，由于不知道停電的3小時(shí)時(shí)間是否使用了蒸汽。因此，無法將漏計(jì)的30t蒸汽找回來，由此可見，儀表的累積運(yùn)行時(shí)間功能，并不能滿足流量貿(mào)易結(jié)算的要求。在這里，筆者介紹一種專門用于貿(mào)易結(jié)算的YZS精密流量積算儀，這種儀表處理停電的原則是將停電期間的流量真實(shí)地反映出來。其做法是：
1、記錄停電時(shí)間： **** 年 ** 月 ** 日 ** 時(shí) ** 分；
2、記錄停電時(shí)的最大瞬時(shí)流量 **t/h ；
3、記錄重新來電的時(shí)間： **** 年 ** 月 ** 日 ** 時(shí) ** 分。
這樣就可以計(jì)算停電的時(shí)間段，再通過停電前的瞬時(shí)流量計(jì)算停電期間的總流量，在流量收費(fèi)時(shí)就可將停電期間的總流量加到儀表的累積流量中去。
（二）流量儀表的超量程運(yùn)行問題
流量儀表超量程運(yùn)行經(jīng)常發(fā)生在用熱單位，用熱單位使用熱力公司提供的蒸汽，通常在進(jìn)入用熱單位的蒸汽管道上配置一臺(tái)蒸汽流量表，而流量表的量程由單位的用熱量確定。例如，某單位有10000m2的樓房，冬天需蒸汽供暖，從用熱考慮，蒸汽流量不會(huì)超過1t/h，當(dāng)將刻度流量定為1t/h時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)超量程現(xiàn)象。這是因?yàn)橛行┯闷麊挝粚⑦B續(xù)供汽改為間斷供汽，每天上班時(shí)將供汽閥門全開，給熱交換器加熱，到2～3小時(shí)后將閥門全關(guān)，閥門全開時(shí)的蒸汽流量已大大超過 1t/h 的刻度流量。因此在規(guī)定儀表的刻度流量時(shí)，不僅需要考慮用戶的供暖面積，還應(yīng)考慮蒸汽壓力，管徑和可能出現(xiàn)的最大蒸汽流量。流量儀表超量程現(xiàn)象很容易判斷，有些流量積算儀就有超量程顯示，當(dāng)沒有這個(gè)功能時(shí)，只要差壓電流信號(hào)或渦街電流信號(hào)大于或等于20mA時(shí)，都認(rèn)為超量程。
流量儀表超量程問題運(yùn)行現(xiàn)場應(yīng)可以解決，運(yùn)行現(xiàn)場不能更改量程的儀表不適合貿(mào)易結(jié)算使用。更改流量儀表量程的條件是變送器（或傳感器）及流量積算儀為智能型，以孔板差壓流量計(jì)為例，蒸汽管道DN50，蒸汽壓力0.6MPa，刻度流量1t/h，差壓變送器量程25Kpa，現(xiàn)儀表在運(yùn)行中蒸汽流量超量程，需要將量程擴(kuò)大至2t/h。首先改變差壓變送器量程，由于差壓與流量的平方成比例關(guān)系，因此當(dāng)流量量程增1倍時(shí)，差壓量程要增4 倍，即由25Kpa增至100Kpa，智能型差壓變送器的量程可以用專用手操器非常方便地改過來。改好差壓量程后，再改流量積算儀量程，將流量積算儀的刻度流量改為2t/h，同時(shí)使流量積算儀知道，采集的20mA差壓信號(hào)不代表原來的25Kpa，而是100Kpa 。
（三）流量儀表的線路故障問題
用于貿(mào)易結(jié)算的流量儀表應(yīng)嚴(yán)禁出線路故障，這就要求接儀表信號(hào)線、電源線時(shí)嚴(yán)格把關(guān)。由于流量儀表是由一次儀表，變送器及流量積算儀組成，一次儀表、變送器的信號(hào)通過導(dǎo)線接至流量積算儀，如果中間有1根信號(hào)線斷開，儀表就無法累積流量。智能儀表一般都應(yīng)有線路故障判斷功能，流量積算儀都應(yīng)能對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行判斷和報(bào)警。但由于人不在現(xiàn)場，這種報(bào)警也無意義。有些智能流量儀表通過RS485總線與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，還有些智能流量儀表通過有線或無線MODEM與計(jì)算機(jī)聯(lián)絡(luò)，從計(jì)算機(jī)上可以查看每臺(tái)流量儀表的信號(hào)是否正常，信號(hào)是否斷線。
減少或杜絕儀表線路故障的另一個(gè)措施是儀表安裝調(diào)試后，所有的引線都應(yīng)鉛印封裝，所有的閥門，如壓力表閥、差壓閥及三閥組都應(yīng)有類似鉛封的封條，這樣就可以避免許多不必要的人為故障，保證儀表公平計(jì)量。
（四）對(duì)濕飽和蒸汽的流量計(jì)量問題
濕飽和蒸汽在熱網(wǎng)系統(tǒng)中普遍存，鍋爐產(chǎn)出的飽和蒸汽一般都含有少許的水分，通過分汽缸、熱力管網(wǎng)送至用戶，由于管網(wǎng)的熱損失，蒸汽的水分含量必然增多，導(dǎo)致蒸汽流量減少。
在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，供熱按樓房面積收費(fèi)，不存在蒸汽計(jì)量收費(fèi)問題。近年來，隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷深入，蒸汽流量必須按計(jì)量收費(fèi)，因此蒸汽的熱損耗問題也提了出來。目前，行政上普遍執(zhí)行的辦法是由用戶多交10%的蒸汽費(fèi)用，以補(bǔ)償蒸汽損耗。這種辦法也有一定缺點(diǎn)，用戶多交10%沒有科學(xué)依據(jù)，其一，濕飽和蒸汽水分含量與熱力管道的長短有關(guān)，短熱力管道能平衡減少的蒸汽量，而長熱力管道則平衡不了減少的蒸汽量。其二，對(duì)那些間斷使用蒸汽的用戶更無法平衡，有些企業(yè)白天上班使用幾小時(shí)蒸汽，下班后整個(gè)晚上都不使用蒸汽，直到第二天上班再用，通過一整夜的冷卻，熱力管道中的蒸汽全凝結(jié)成水，這種蒸汽的損失就不是10%。由于這些客觀原因，熱力廠不能做到自負(fù)盈虧，而需要政府補(bǔ)助。
比較合理的作法是熱力廠出口的總流量認(rèn)為是干飽和汽，用流量表計(jì)量并作為貿(mào)易結(jié)算的基準(zhǔn)流量。各個(gè)用戶的蒸汽流量為濕飽和蒸汽，按汽水兩相流計(jì)量，根據(jù)物質(zhì)不滅定律，各個(gè)用戶的蒸汽質(zhì)量流量之和與熱力廠出口的總蒸汽質(zhì)量流量應(yīng)相等，這就需要流量儀表準(zhǔn)確測量總管的質(zhì)量流量和分管的質(zhì)量流量。
汽水兩相流的流量測量除了要確定單相流涉及的流量參數(shù)外，還必須要確定干度（即濕蒸汽的水分含量），鍋筒出口的蒸汽干度可用電導(dǎo)率法測量，熱網(wǎng)管道的蒸汽干度可用熱平衡法測量，也可用頻譜分析法測量。汽水兩相流比單相流要復(fù)雜得多，由于汽與水的密度相差甚遠(yuǎn)，兩者的流速是不等的，密度大的速度快，密度小的速度慢，這種速度差又與干度高低、蒸汽壓力和流量大小等多種因素有關(guān)，因此濕飽和蒸汽流量數(shù)學(xué)模型比干飽和蒸汽流量數(shù)學(xué)模型要復(fù)雜得多。但是，經(jīng)過幾十年的實(shí)驗(yàn)研究，濕飽和蒸汽的測量技術(shù)已經(jīng)成熟，目前濕飽和蒸汽數(shù)學(xué)模型精度可達(dá)±0.6%，這個(gè)計(jì)算精度完全滿足濕飽和蒸汽流量計(jì)量要求。
三、流量儀表的網(wǎng)絡(luò)通訊問題
流量儀表的網(wǎng)絡(luò)通訊是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的必然趨勢。多個(gè)流量儀表的測量參數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)
進(jìn)入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)監(jiān)視和管理，這是流量計(jì)量的一個(gè)新的里程碑，它將大大提高流量計(jì)量的可靠性和計(jì)量精度。流量儀表網(wǎng)絡(luò)通訊有兩大發(fā)展趨勢，一種發(fā)展趨勢是近距離的網(wǎng)絡(luò)通訊，如一個(gè)大企業(yè)內(nèi)部流量儀表，可以通過 RS485 總線與計(jì)算機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，由計(jì)算機(jī)集中監(jiān)測和管理。如圖1、圖2。
另一種是遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)通訊，如熱力公司向市內(nèi)的多個(gè)用熱企業(yè)供熱，可以通過有線電話或無線電話，將流量儀表與計(jì)算機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示。
圖3 流量積算儀通過有線（無線）網(wǎng)與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)
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