供熱貿(mào)易計(jì)量裝置常見故障及分析

蔡攀

摘 要：本文針對(duì)工業(yè)供熱貿(mào)易計(jì)量中出現(xiàn)的故障，進(jìn)行原因分析并歸納其解決辦法。只有嚴(yán)格按照規(guī)范要求對(duì)計(jì)量裝置的各個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行安裝、調(diào)試，才能保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 貿(mào)易計(jì)量裝置；積算儀；渦街流量計(jì)；補(bǔ)償；干擾；故障

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

依據(jù)國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，原企業(yè)用自備小鍋爐供熱的方式將逐步淘汰，區(qū)域集中供熱已成為當(dāng)前工業(yè)供熱發(fā)展的趨勢。熱電廠或熱力公司集中供熱給用熱企業(yè)，按照貿(mào)易計(jì)量表來結(jié)算費(fèi)用，故貿(mào)易計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。為此，本文主要針對(duì)供熱貿(mào)易計(jì)量裝置在實(shí)際應(yīng)用中的故障進(jìn)行分析并總結(jié)其對(duì)應(yīng)解決方法。

2 測量原理

2.1供熱貿(mào)易計(jì)量裝置：工業(yè)供熱（蒸汽）多采用在供熱母管上安裝一臺(tái)流量測量元件（差壓流量計(jì)或渦街流量計(jì)）、一臺(tái)壓力變送器和一個(gè)熱電阻，并將以上3個(gè)信號(hào)接入一臺(tái)貿(mào)易型流量積算儀；專業(yè)人員根據(jù)實(shí)際工況和雙方約定來對(duì)積算儀各參數(shù)項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置；積算儀所顯示的流量數(shù)值為貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)。單套供熱貿(mào)易計(jì)量裝置安裝示意圖1所示。

2.2流量測量（渦街流量計(jì)）原理簡述：渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門（Karman）渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量計(jì)。流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：

St為斯特羅哈數(shù)，無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（l/Re）。

由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。

2.3壓力測量和溫度測量：由于蒸汽溫度和壓力等參數(shù)是處于變化和波動(dòng)中，蒸汽的密度是變化的，參數(shù)不補(bǔ)償修正，測量的結(jié)果會(huì)與實(shí)際流量有較大偏差。壓力測量采用壓力變送器測量，輸出4～20mA信號(hào)；溫度測量元件為熱電阻；該兩個(gè)信號(hào)接入積算儀，作為壓力補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償用。

2.4流量積算儀：為熱能貿(mào)易結(jié)算裝置，接入流量測量元件信號(hào)、壓力信號(hào)、溫度信號(hào)，對(duì)流量元件的信號(hào)進(jìn)行演算、通過溫壓補(bǔ)償、積算并通過屏幕顯示數(shù)值；該數(shù)值為供用熱雙方的結(jié)算依據(jù)。貿(mào)易積算儀通常有最小流量計(jì)費(fèi)、停汽判斷、掉電計(jì)量、分時(shí)計(jì)費(fèi)等功能。

3 故障分析與探討

3.1故障a：貿(mào)易計(jì)量裝置計(jì)量偶爾偏差大。某熱用戶用熱一直比較穩(wěn)定，近期偶爾發(fā)生用汽量短時(shí)間段數(shù)值較大，高出平時(shí)用汽量許多現(xiàn)象。

分析與處理：由于故障發(fā)生時(shí)間不確定，很難直接對(duì)故障作出明確判斷和處理。用排除法來查明故障，因貿(mào)易流量積算儀和流量測量元件均檢定過，排除了測量裝置硬件故障。壓力和溫度在流量積算儀顯示均正常，排除了壓力和測量元件故障導(dǎo)致溫度壓力補(bǔ)償不準(zhǔn)造成流量計(jì)量不準(zhǔn)的情況。查儀表趨勢，流量信號(hào)、溫度、壓力信號(hào)均有顯示，排除了接線故障或虛接的情況。通過儀表記錄趨勢，對(duì)流量計(jì)量異常的時(shí)段進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)均有短時(shí)間大流量現(xiàn)象，且時(shí)間段均不一致。初步分析是這些時(shí)間段瞬時(shí)流量較大導(dǎo)致流量計(jì)量偏大；對(duì)瞬時(shí)流量較大時(shí)段進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該用戶在此時(shí)間段用汽量最低（人員交接班或車間停產(chǎn)）；此段時(shí)間蒸汽壓力為9.7Mpa，溫度為170℃。此工況蒸汽為飽和蒸汽，管道內(nèi)為汽液混合物，對(duì)該段運(yùn)行人員進(jìn)行詢問，得知因短時(shí)間停汽，管路有自動(dòng)疏水閥，未開手動(dòng)排水閥。組織人員到現(xiàn)場對(duì)儀表安裝方式進(jìn)行檢查，該儀表安裝如圖2所示。

故障原因得出：因渦街流量計(jì)安裝在水平管道的較低處，雖然安裝有自動(dòng)疏水閥，可以及時(shí)排除管道內(nèi)的蒸汽冷凝液，符合要求。但因疏水閥故障，有內(nèi)漏現(xiàn)象；此時(shí)客戶未用汽，但供汽總閥未關(guān)，當(dāng)蒸汽變成飽和蒸汽，汽水混合物在管道內(nèi)流動(dòng)，對(duì)流量計(jì)產(chǎn)生渦流信號(hào)，積算儀開始計(jì)量。解決方案：將渦街流量計(jì)安裝在較高段位置；如圖3所示，并更換故障的自動(dòng)疏水閥。

擴(kuò)展分析：此類為安裝或使用不當(dāng)導(dǎo)致的流量計(jì)量誤差大的現(xiàn)象。原因通常如下：（1）渦街流量計(jì)的選型、安裝、介質(zhì)、接線等不規(guī)范。（2）流量計(jì)信號(hào)處理器或流量積算儀參數(shù)設(shè)置不正確。（3）測量蒸汽和測量氣體時(shí)，測溫元件或測壓元件安裝不正確或測量不準(zhǔn)確而造成補(bǔ)償不正確。（4）測量管道有泄漏點(diǎn)或未被發(fā)現(xiàn)的旁路。（5）選型不正確，渦街流量計(jì)工作在線性工作區(qū)之外，特別是測量低流速，高粘度的介質(zhì)時(shí)，測量誤差會(huì)較大。（6）渦街流量計(jì)在測量腐蝕性介質(zhì)或比較臟污的介質(zhì)時(shí)探頭被污染。

3.2故障b：管道沒有流量，流量積算儀有流量顯示。某熱用戶在停汽期間，積算儀仍有流量累積，但在其用汽期間，表計(jì)量正常。

分析與處理：采用替換法對(duì)貿(mào)易流量積算儀進(jìn)行更換，觀察發(fā)現(xiàn)，仍有瞬時(shí)流量顯示，但數(shù)值跳變不穩(wěn)定，儀表顯示流量元件輸入的頻率信號(hào)有數(shù)值。將渦街流量測量一次元件信號(hào)接入示波器，為一條直線，排除了流量測量一次元件發(fā)出信號(hào)的工況。對(duì)管道進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有震動(dòng)現(xiàn)象；對(duì)周圍運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備電源由風(fēng)機(jī)變頻器柜引出。故障原因得出：變頻器干擾產(chǎn)生的頻率信號(hào)被積算儀演算計(jì)量。因正常用汽時(shí)間，流量測量有實(shí)測信號(hào)，外界信號(hào)干擾未有影響，故工作正常。解決方案：將儀表電源從另一穩(wěn)定電源引出，并將儀表遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)變頻器安裝，將渦街信號(hào)發(fā)生器的靈敏度稍稍調(diào)低，避免周邊干擾信號(hào)對(duì)渦街流量傳感器的影響，并對(duì)該信號(hào)線屏蔽線接線進(jìn)行可靠規(guī)范接地；該故障得以解決。

擴(kuò)展分析：此類故障典型是屬于外界信號(hào)干擾導(dǎo)致流量計(jì)量不準(zhǔn)故障。常有以下幾種工況：（1）空間50Hz信號(hào)干擾；附近大功率的磁電吸合器；電解槽附近的電磁干擾；大功率電機(jī)和變壓器附近的電磁干擾；噪聲干擾等。（2）管道震動(dòng)：管道的震動(dòng)會(huì)對(duì)應(yīng)力式渦街流量計(jì)較敏感，可在安裝渦街流量計(jì)的兩端加裝減震接頭或加固管道等措施。（3）信號(hào)處理電路的靈敏度太高，在無流量時(shí)，管道內(nèi)的噪聲或其它干擾信號(hào)被加以放大輸出。（4）電流輸出型的信號(hào)處理電路零漂也會(huì)顯示出流量的輸出。

3.3故障c：管道有流量，但流量積算儀沒有輸出信號(hào)。某用戶新開始使用蒸汽，管道有蒸汽通過但無流量顯示。

分析與處理：該儀表已檢定，排除儀表故障工況；檢查流量和壓力溫度信號(hào)在儀表均有數(shù)值顯示，排除接線故障。初步推斷是表計(jì)設(shè)置不正確，檢查發(fā)現(xiàn)是流量積算儀所設(shè)的流量輸入信號(hào)選選擇與渦街的頻率信號(hào)不符，依據(jù)說明書重新正確設(shè)置，故障解決。

擴(kuò)展分析：此類為設(shè)置或接線補(bǔ)償確的故障，常見原因如下：（1）電源故障。供電電源沒有接入，電源接線不正確，供電電壓不符合規(guī)定。（2）信號(hào)電纜接線不正確或斷線，分體型渦街流量計(jì)檢測元件連線與信號(hào)處理電路接線錯(cuò)誤。（3）信號(hào)處理電路元器件故障；信號(hào)處理電路（表頭）受潮或進(jìn)水造成元器件的損壞。（4）介質(zhì)溫度過高，并超過了旋渦檢測體的極限溫度，造成旋渦檢測體的損壞。（有些使用在常溫狀態(tài)下的渦街流量計(jì)在初次安裝使用時(shí)，管道在用蒸汽吹掃時(shí)，未拆卸下渦街流量計(jì)，蒸汽吹掃時(shí)的高溫造成常溫檢測元件的損壞）（5）管道內(nèi)流量過小管道內(nèi)流速過低或閥門開度太小，沒有進(jìn)入渦街流量計(jì)的測量范圍。

結(jié)語

盡管采用溫度壓力補(bǔ)償來對(duì)流量進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的裝置應(yīng)用廣泛且計(jì)量準(zhǔn)確。然而，在調(diào)試和運(yùn)行過程中仍可能會(huì)有不同類型的故障出現(xiàn)。所以，專業(yè)人員需結(jié)合運(yùn)行現(xiàn)場的實(shí)際工況、用戶的用熱特點(diǎn)來排查故障?？傊?，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范安裝、調(diào)試供熱計(jì)量設(shè)備，才能保障設(shè)備的健康可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

（1）JGJ173-2009，供熱計(jì)量技術(shù)規(guī)程[S].

（2）GB/T 17167-1997，工業(yè)能源計(jì)量器具配備和管理導(dǎo)則[A].

（3）菲波安樂渦街流量計(jì)使用說明書[Z].

（4）黃文.城市集中供熱研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [Z].endprint

摘 要：本文針對(duì)工業(yè)供熱貿(mào)易計(jì)量中出現(xiàn)的故障，進(jìn)行原因分析并歸納其解決辦法。只有嚴(yán)格按照規(guī)范要求對(duì)計(jì)量裝置的各個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行安裝、調(diào)試，才能保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 貿(mào)易計(jì)量裝置；積算儀；渦街流量計(jì)；補(bǔ)償；干擾；故障

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

依據(jù)國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，原企業(yè)用自備小鍋爐供熱的方式將逐步淘汰，區(qū)域集中供熱已成為當(dāng)前工業(yè)供熱發(fā)展的趨勢。熱電廠或熱力公司集中供熱給用熱企業(yè)，按照貿(mào)易計(jì)量表來結(jié)算費(fèi)用，故貿(mào)易計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。為此，本文主要針對(duì)供熱貿(mào)易計(jì)量裝置在實(shí)際應(yīng)用中的故障進(jìn)行分析并總結(jié)其對(duì)應(yīng)解決方法。

2 測量原理

2.1供熱貿(mào)易計(jì)量裝置：工業(yè)供熱（蒸汽）多采用在供熱母管上安裝一臺(tái)流量測量元件（差壓流量計(jì)或渦街流量計(jì)）、一臺(tái)壓力變送器和一個(gè)熱電阻，并將以上3個(gè)信號(hào)接入一臺(tái)貿(mào)易型流量積算儀；專業(yè)人員根據(jù)實(shí)際工況和雙方約定來對(duì)積算儀各參數(shù)項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置；積算儀所顯示的流量數(shù)值為貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)。單套供熱貿(mào)易計(jì)量裝置安裝示意圖1所示。

2.2流量測量（渦街流量計(jì)）原理簡述：渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門（Karman）渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量計(jì)。流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：

St為斯特羅哈數(shù)，無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（l/Re）。

由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。

2.3壓力測量和溫度測量：由于蒸汽溫度和壓力等參數(shù)是處于變化和波動(dòng)中，蒸汽的密度是變化的，參數(shù)不補(bǔ)償修正，測量的結(jié)果會(huì)與實(shí)際流量有較大偏差。壓力測量采用壓力變送器測量，輸出4～20mA信號(hào)；溫度測量元件為熱電阻；該兩個(gè)信號(hào)接入積算儀，作為壓力補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償用。

2.4流量積算儀：為熱能貿(mào)易結(jié)算裝置，接入流量測量元件信號(hào)、壓力信號(hào)、溫度信號(hào)，對(duì)流量元件的信號(hào)進(jìn)行演算、通過溫壓補(bǔ)償、積算并通過屏幕顯示數(shù)值；該數(shù)值為供用熱雙方的結(jié)算依據(jù)。貿(mào)易積算儀通常有最小流量計(jì)費(fèi)、停汽判斷、掉電計(jì)量、分時(shí)計(jì)費(fèi)等功能。

3 故障分析與探討

3.1故障a：貿(mào)易計(jì)量裝置計(jì)量偶爾偏差大。某熱用戶用熱一直比較穩(wěn)定，近期偶爾發(fā)生用汽量短時(shí)間段數(shù)值較大，高出平時(shí)用汽量許多現(xiàn)象。

分析與處理：由于故障發(fā)生時(shí)間不確定，很難直接對(duì)故障作出明確判斷和處理。用排除法來查明故障，因貿(mào)易流量積算儀和流量測量元件均檢定過，排除了測量裝置硬件故障。壓力和溫度在流量積算儀顯示均正常，排除了壓力和測量元件故障導(dǎo)致溫度壓力補(bǔ)償不準(zhǔn)造成流量計(jì)量不準(zhǔn)的情況。查儀表趨勢，流量信號(hào)、溫度、壓力信號(hào)均有顯示，排除了接線故障或虛接的情況。通過儀表記錄趨勢，對(duì)流量計(jì)量異常的時(shí)段進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)均有短時(shí)間大流量現(xiàn)象，且時(shí)間段均不一致。初步分析是這些時(shí)間段瞬時(shí)流量較大導(dǎo)致流量計(jì)量偏大；對(duì)瞬時(shí)流量較大時(shí)段進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該用戶在此時(shí)間段用汽量最低（人員交接班或車間停產(chǎn)）；此段時(shí)間蒸汽壓力為9.7Mpa，溫度為170℃。此工況蒸汽為飽和蒸汽，管道內(nèi)為汽液混合物，對(duì)該段運(yùn)行人員進(jìn)行詢問，得知因短時(shí)間停汽，管路有自動(dòng)疏水閥，未開手動(dòng)排水閥。組織人員到現(xiàn)場對(duì)儀表安裝方式進(jìn)行檢查，該儀表安裝如圖2所示。

故障原因得出：因渦街流量計(jì)安裝在水平管道的較低處，雖然安裝有自動(dòng)疏水閥，可以及時(shí)排除管道內(nèi)的蒸汽冷凝液，符合要求。但因疏水閥故障，有內(nèi)漏現(xiàn)象；此時(shí)客戶未用汽，但供汽總閥未關(guān)，當(dāng)蒸汽變成飽和蒸汽，汽水混合物在管道內(nèi)流動(dòng)，對(duì)流量計(jì)產(chǎn)生渦流信號(hào)，積算儀開始計(jì)量。解決方案：將渦街流量計(jì)安裝在較高段位置；如圖3所示，并更換故障的自動(dòng)疏水閥。

擴(kuò)展分析：此類為安裝或使用不當(dāng)導(dǎo)致的流量計(jì)量誤差大的現(xiàn)象。原因通常如下：（1）渦街流量計(jì)的選型、安裝、介質(zhì)、接線等不規(guī)范。（2）流量計(jì)信號(hào)處理器或流量積算儀參數(shù)設(shè)置不正確。（3）測量蒸汽和測量氣體時(shí)，測溫元件或測壓元件安裝不正確或測量不準(zhǔn)確而造成補(bǔ)償不正確。（4）測量管道有泄漏點(diǎn)或未被發(fā)現(xiàn)的旁路。（5）選型不正確，渦街流量計(jì)工作在線性工作區(qū)之外，特別是測量低流速，高粘度的介質(zhì)時(shí)，測量誤差會(huì)較大。（6）渦街流量計(jì)在測量腐蝕性介質(zhì)或比較臟污的介質(zhì)時(shí)探頭被污染。

3.2故障b：管道沒有流量，流量積算儀有流量顯示。某熱用戶在停汽期間，積算儀仍有流量累積，但在其用汽期間，表計(jì)量正常。

分析與處理：采用替換法對(duì)貿(mào)易流量積算儀進(jìn)行更換，觀察發(fā)現(xiàn)，仍有瞬時(shí)流量顯示，但數(shù)值跳變不穩(wěn)定，儀表顯示流量元件輸入的頻率信號(hào)有數(shù)值。將渦街流量測量一次元件信號(hào)接入示波器，為一條直線，排除了流量測量一次元件發(fā)出信號(hào)的工況。對(duì)管道進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有震動(dòng)現(xiàn)象；對(duì)周圍運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備電源由風(fēng)機(jī)變頻器柜引出。故障原因得出：變頻器干擾產(chǎn)生的頻率信號(hào)被積算儀演算計(jì)量。因正常用汽時(shí)間，流量測量有實(shí)測信號(hào)，外界信號(hào)干擾未有影響，故工作正常。解決方案：將儀表電源從另一穩(wěn)定電源引出，并將儀表遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)變頻器安裝，將渦街信號(hào)發(fā)生器的靈敏度稍稍調(diào)低，避免周邊干擾信號(hào)對(duì)渦街流量傳感器的影響，并對(duì)該信號(hào)線屏蔽線接線進(jìn)行可靠規(guī)范接地；該故障得以解決。

擴(kuò)展分析：此類故障典型是屬于外界信號(hào)干擾導(dǎo)致流量計(jì)量不準(zhǔn)故障。常有以下幾種工況：（1）空間50Hz信號(hào)干擾；附近大功率的磁電吸合器；電解槽附近的電磁干擾；大功率電機(jī)和變壓器附近的電磁干擾；噪聲干擾等。（2）管道震動(dòng)：管道的震動(dòng)會(huì)對(duì)應(yīng)力式渦街流量計(jì)較敏感，可在安裝渦街流量計(jì)的兩端加裝減震接頭或加固管道等措施。（3）信號(hào)處理電路的靈敏度太高，在無流量時(shí)，管道內(nèi)的噪聲或其它干擾信號(hào)被加以放大輸出。（4）電流輸出型的信號(hào)處理電路零漂也會(huì)顯示出流量的輸出。

3.3故障c：管道有流量，但流量積算儀沒有輸出信號(hào)。某用戶新開始使用蒸汽，管道有蒸汽通過但無流量顯示。

分析與處理：該儀表已檢定，排除儀表故障工況；檢查流量和壓力溫度信號(hào)在儀表均有數(shù)值顯示，排除接線故障。初步推斷是表計(jì)設(shè)置不正確，檢查發(fā)現(xiàn)是流量積算儀所設(shè)的流量輸入信號(hào)選選擇與渦街的頻率信號(hào)不符，依據(jù)說明書重新正確設(shè)置，故障解決。

擴(kuò)展分析：此類為設(shè)置或接線補(bǔ)償確的故障，常見原因如下：（1）電源故障。供電電源沒有接入，電源接線不正確，供電電壓不符合規(guī)定。（2）信號(hào)電纜接線不正確或斷線，分體型渦街流量計(jì)檢測元件連線與信號(hào)處理電路接線錯(cuò)誤。（3）信號(hào)處理電路元器件故障；信號(hào)處理電路（表頭）受潮或進(jìn)水造成元器件的損壞。（4）介質(zhì)溫度過高，并超過了旋渦檢測體的極限溫度，造成旋渦檢測體的損壞。（有些使用在常溫狀態(tài)下的渦街流量計(jì)在初次安裝使用時(shí)，管道在用蒸汽吹掃時(shí)，未拆卸下渦街流量計(jì)，蒸汽吹掃時(shí)的高溫造成常溫檢測元件的損壞）（5）管道內(nèi)流量過小管道內(nèi)流速過低或閥門開度太小，沒有進(jìn)入渦街流量計(jì)的測量范圍。

結(jié)語

盡管采用溫度壓力補(bǔ)償來對(duì)流量進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的裝置應(yīng)用廣泛且計(jì)量準(zhǔn)確。然而，在調(diào)試和運(yùn)行過程中仍可能會(huì)有不同類型的故障出現(xiàn)。所以，專業(yè)人員需結(jié)合運(yùn)行現(xiàn)場的實(shí)際工況、用戶的用熱特點(diǎn)來排查故障?？傊?，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范安裝、調(diào)試供熱計(jì)量設(shè)備，才能保障設(shè)備的健康可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

（1）JGJ173-2009，供熱計(jì)量技術(shù)規(guī)程[S].

（2）GB/T 17167-1997，工業(yè)能源計(jì)量器具配備和管理導(dǎo)則[A].

（3）菲波安樂渦街流量計(jì)使用說明書[Z].

（4）黃文.城市集中供熱研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [Z].endprint

摘 要：本文針對(duì)工業(yè)供熱貿(mào)易計(jì)量中出現(xiàn)的故障，進(jìn)行原因分析并歸納其解決辦法。只有嚴(yán)格按照規(guī)范要求對(duì)計(jì)量裝置的各個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行安裝、調(diào)試，才能保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞： 貿(mào)易計(jì)量裝置；積算儀；渦街流量計(jì)；補(bǔ)償；干擾；故障

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

依據(jù)國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，原企業(yè)用自備小鍋爐供熱的方式將逐步淘汰，區(qū)域集中供熱已成為當(dāng)前工業(yè)供熱發(fā)展的趨勢。熱電廠或熱力公司集中供熱給用熱企業(yè)，按照貿(mào)易計(jì)量表來結(jié)算費(fèi)用，故貿(mào)易計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。為此，本文主要針對(duì)供熱貿(mào)易計(jì)量裝置在實(shí)際應(yīng)用中的故障進(jìn)行分析并總結(jié)其對(duì)應(yīng)解決方法。

2 測量原理

2.1供熱貿(mào)易計(jì)量裝置：工業(yè)供熱（蒸汽）多采用在供熱母管上安裝一臺(tái)流量測量元件（差壓流量計(jì)或渦街流量計(jì)）、一臺(tái)壓力變送器和一個(gè)熱電阻，并將以上3個(gè)信號(hào)接入一臺(tái)貿(mào)易型流量積算儀；專業(yè)人員根據(jù)實(shí)際工況和雙方約定來對(duì)積算儀各參數(shù)項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置；積算儀所顯示的流量數(shù)值為貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)。單套供熱貿(mào)易計(jì)量裝置安裝示意圖1所示。

2.2流量測量（渦街流量計(jì)）原理簡述：渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門（Karman）渦街原理測量氣體、蒸汽或液體的體積流量計(jì)。流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：

St為斯特羅哈數(shù)，無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（l/Re）。

由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。

2.3壓力測量和溫度測量：由于蒸汽溫度和壓力等參數(shù)是處于變化和波動(dòng)中，蒸汽的密度是變化的，參數(shù)不補(bǔ)償修正，測量的結(jié)果會(huì)與實(shí)際流量有較大偏差。壓力測量采用壓力變送器測量，輸出4～20mA信號(hào)；溫度測量元件為熱電阻；該兩個(gè)信號(hào)接入積算儀，作為壓力補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償用。

2.4流量積算儀：為熱能貿(mào)易結(jié)算裝置，接入流量測量元件信號(hào)、壓力信號(hào)、溫度信號(hào)，對(duì)流量元件的信號(hào)進(jìn)行演算、通過溫壓補(bǔ)償、積算并通過屏幕顯示數(shù)值；該數(shù)值為供用熱雙方的結(jié)算依據(jù)。貿(mào)易積算儀通常有最小流量計(jì)費(fèi)、停汽判斷、掉電計(jì)量、分時(shí)計(jì)費(fèi)等功能。

3 故障分析與探討

3.1故障a：貿(mào)易計(jì)量裝置計(jì)量偶爾偏差大。某熱用戶用熱一直比較穩(wěn)定，近期偶爾發(fā)生用汽量短時(shí)間段數(shù)值較大，高出平時(shí)用汽量許多現(xiàn)象。

分析與處理：由于故障發(fā)生時(shí)間不確定，很難直接對(duì)故障作出明確判斷和處理。用排除法來查明故障，因貿(mào)易流量積算儀和流量測量元件均檢定過，排除了測量裝置硬件故障。壓力和溫度在流量積算儀顯示均正常，排除了壓力和測量元件故障導(dǎo)致溫度壓力補(bǔ)償不準(zhǔn)造成流量計(jì)量不準(zhǔn)的情況。查儀表趨勢，流量信號(hào)、溫度、壓力信號(hào)均有顯示，排除了接線故障或虛接的情況。通過儀表記錄趨勢，對(duì)流量計(jì)量異常的時(shí)段進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)均有短時(shí)間大流量現(xiàn)象，且時(shí)間段均不一致。初步分析是這些時(shí)間段瞬時(shí)流量較大導(dǎo)致流量計(jì)量偏大；對(duì)瞬時(shí)流量較大時(shí)段進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該用戶在此時(shí)間段用汽量最低（人員交接班或車間停產(chǎn)）；此段時(shí)間蒸汽壓力為9.7Mpa，溫度為170℃。此工況蒸汽為飽和蒸汽，管道內(nèi)為汽液混合物，對(duì)該段運(yùn)行人員進(jìn)行詢問，得知因短時(shí)間停汽，管路有自動(dòng)疏水閥，未開手動(dòng)排水閥。組織人員到現(xiàn)場對(duì)儀表安裝方式進(jìn)行檢查，該儀表安裝如圖2所示。

故障原因得出：因渦街流量計(jì)安裝在水平管道的較低處，雖然安裝有自動(dòng)疏水閥，可以及時(shí)排除管道內(nèi)的蒸汽冷凝液，符合要求。但因疏水閥故障，有內(nèi)漏現(xiàn)象；此時(shí)客戶未用汽，但供汽總閥未關(guān)，當(dāng)蒸汽變成飽和蒸汽，汽水混合物在管道內(nèi)流動(dòng)，對(duì)流量計(jì)產(chǎn)生渦流信號(hào)，積算儀開始計(jì)量。解決方案：將渦街流量計(jì)安裝在較高段位置；如圖3所示，并更換故障的自動(dòng)疏水閥。

擴(kuò)展分析：此類為安裝或使用不當(dāng)導(dǎo)致的流量計(jì)量誤差大的現(xiàn)象。原因通常如下：（1）渦街流量計(jì)的選型、安裝、介質(zhì)、接線等不規(guī)范。（2）流量計(jì)信號(hào)處理器或流量積算儀參數(shù)設(shè)置不正確。（3）測量蒸汽和測量氣體時(shí)，測溫元件或測壓元件安裝不正確或測量不準(zhǔn)確而造成補(bǔ)償不正確。（4）測量管道有泄漏點(diǎn)或未被發(fā)現(xiàn)的旁路。（5）選型不正確，渦街流量計(jì)工作在線性工作區(qū)之外，特別是測量低流速，高粘度的介質(zhì)時(shí)，測量誤差會(huì)較大。（6）渦街流量計(jì)在測量腐蝕性介質(zhì)或比較臟污的介質(zhì)時(shí)探頭被污染。

3.2故障b：管道沒有流量，流量積算儀有流量顯示。某熱用戶在停汽期間，積算儀仍有流量累積，但在其用汽期間，表計(jì)量正常。

分析與處理：采用替換法對(duì)貿(mào)易流量積算儀進(jìn)行更換，觀察發(fā)現(xiàn)，仍有瞬時(shí)流量顯示，但數(shù)值跳變不穩(wěn)定，儀表顯示流量元件輸入的頻率信號(hào)有數(shù)值。將渦街流量測量一次元件信號(hào)接入示波器，為一條直線，排除了流量測量一次元件發(fā)出信號(hào)的工況。對(duì)管道進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)有震動(dòng)現(xiàn)象；對(duì)周圍運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備電源由風(fēng)機(jī)變頻器柜引出。故障原因得出：變頻器干擾產(chǎn)生的頻率信號(hào)被積算儀演算計(jì)量。因正常用汽時(shí)間，流量測量有實(shí)測信號(hào)，外界信號(hào)干擾未有影響，故工作正常。解決方案：將儀表電源從另一穩(wěn)定電源引出，并將儀表遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)變頻器安裝，將渦街信號(hào)發(fā)生器的靈敏度稍稍調(diào)低，避免周邊干擾信號(hào)對(duì)渦街流量傳感器的影響，并對(duì)該信號(hào)線屏蔽線接線進(jìn)行可靠規(guī)范接地；該故障得以解決。

擴(kuò)展分析：此類故障典型是屬于外界信號(hào)干擾導(dǎo)致流量計(jì)量不準(zhǔn)故障。常有以下幾種工況：（1）空間50Hz信號(hào)干擾；附近大功率的磁電吸合器；電解槽附近的電磁干擾；大功率電機(jī)和變壓器附近的電磁干擾；噪聲干擾等。（2）管道震動(dòng)：管道的震動(dòng)會(huì)對(duì)應(yīng)力式渦街流量計(jì)較敏感，可在安裝渦街流量計(jì)的兩端加裝減震接頭或加固管道等措施。（3）信號(hào)處理電路的靈敏度太高，在無流量時(shí)，管道內(nèi)的噪聲或其它干擾信號(hào)被加以放大輸出。（4）電流輸出型的信號(hào)處理電路零漂也會(huì)顯示出流量的輸出。

3.3故障c：管道有流量，但流量積算儀沒有輸出信號(hào)。某用戶新開始使用蒸汽，管道有蒸汽通過但無流量顯示。

分析與處理：該儀表已檢定，排除儀表故障工況；檢查流量和壓力溫度信號(hào)在儀表均有數(shù)值顯示，排除接線故障。初步推斷是表計(jì)設(shè)置不正確，檢查發(fā)現(xiàn)是流量積算儀所設(shè)的流量輸入信號(hào)選選擇與渦街的頻率信號(hào)不符，依據(jù)說明書重新正確設(shè)置，故障解決。

擴(kuò)展分析：此類為設(shè)置或接線補(bǔ)償確的故障，常見原因如下：（1）電源故障。供電電源沒有接入，電源接線不正確，供電電壓不符合規(guī)定。（2）信號(hào)電纜接線不正確或斷線，分體型渦街流量計(jì)檢測元件連線與信號(hào)處理電路接線錯(cuò)誤。（3）信號(hào)處理電路元器件故障；信號(hào)處理電路（表頭）受潮或進(jìn)水造成元器件的損壞。（4）介質(zhì)溫度過高，并超過了旋渦檢測體的極限溫度，造成旋渦檢測體的損壞。（有些使用在常溫狀態(tài)下的渦街流量計(jì)在初次安裝使用時(shí)，管道在用蒸汽吹掃時(shí)，未拆卸下渦街流量計(jì)，蒸汽吹掃時(shí)的高溫造成常溫檢測元件的損壞）（5）管道內(nèi)流量過小管道內(nèi)流速過低或閥門開度太小，沒有進(jìn)入渦街流量計(jì)的測量范圍。

結(jié)語

盡管采用溫度壓力補(bǔ)償來對(duì)流量進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的裝置應(yīng)用廣泛且計(jì)量準(zhǔn)確。然而，在調(diào)試和運(yùn)行過程中仍可能會(huì)有不同類型的故障出現(xiàn)。所以，專業(yè)人員需結(jié)合運(yùn)行現(xiàn)場的實(shí)際工況、用戶的用熱特點(diǎn)來排查故障?？傊瑧?yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范安裝、調(diào)試供熱計(jì)量設(shè)備，才能保障設(shè)備的健康可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

（1）JGJ173-2009，供熱計(jì)量技術(shù)規(guī)程[S].

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