集中供熱工程流量計(jì)選型分析

丁艷虹

(中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司,北京 100089)

集中供熱工程流量計(jì)選型分析

丁艷虹

(中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司,北京 100089)

本文簡(jiǎn)單介紹了流量計(jì)的定義和分類，詳細(xì)敘述了在集中供熱工程中常見(jiàn)的幾種流量計(jì)類型，并加以比較分析，強(qiáng)調(diào)了流量計(jì)選型準(zhǔn)確的重要性，最后提出了在供熱領(lǐng)域流量計(jì)選型需要注意的問(wèn)題。

流量計(jì) 集中供熱工程 電磁 彎管 孔板 超聲

在供熱領(lǐng)域里，現(xiàn)在的集中供熱取暖費(fèi)多為按戶按面積取費(fèi)，這種收費(fèi)形式容易導(dǎo)致供熱不均，有些用戶熱，有些用戶冷，以至于很多用戶認(rèn)為自家采暖溫度不達(dá)標(biāo)，收費(fèi)困難的情況?，F(xiàn)如今越來(lái)越傾向一種按用戶實(shí)際用熱量來(lái)收費(fèi)的趨勢(shì)，這種收費(fèi)形式，要求用作熱量計(jì)量的流量計(jì)選型必須準(zhǔn)確，保證最終計(jì)費(fèi)的可靠性。本文將結(jié)合多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)一下在集中供熱工程中的流量計(jì)選型。

1 流量計(jì)簡(jiǎn)介

流量是瞬時(shí)流量和累積流量的統(tǒng)稱。當(dāng)時(shí)間很短時(shí)，流體流過(guò)一定截面的量與時(shí)間的比稱為瞬時(shí)流量q。在一段時(shí)間內(nèi)流體流過(guò)一定截面的量稱為累積流量Q。測(cè)量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)或流量表。流量計(jì)是工業(yè)測(cè)量中重要的儀表之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來(lái)越高，流量測(cè)量技術(shù)日新月異。為了適應(yīng)各種用途，各種類型的流量計(jì)相繼問(wèn)世。目前已投入使用的流量計(jì)已超過(guò)100種。

2 流量計(jì)的分類

從不同的角度出發(fā)，流量計(jì)有不同的分類方法。常用的分類方法有兩種：一是按流量計(jì)采用的測(cè)量原理進(jìn)行歸納分類；二是按流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分類。

2.1 按測(cè)量原理分類

(1)力學(xué)原理：如差壓式、轉(zhuǎn)子式、沖量式、可動(dòng)管式、直接質(zhì)量式、靶式、渦輪式、旋渦式、渦街式、皮托管式以及容積式等等。

(2)電學(xué)原理：用于此類原理的儀表有電磁式、差動(dòng)電容式、電感式、應(yīng)變電阻式等。

(3)聲學(xué)原理：如超聲波式、聲學(xué)式(沖擊波式)等。

(4)熱學(xué)原理：如熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。

(5)光學(xué)原理：激光式、光電式等。

(6)物理原理：核磁共振式、核幅射式等。

(7)其它原理：有標(biāo)記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關(guān)原理等。

2.2 按流量計(jì)結(jié)構(gòu)分類

表1 常用流量計(jì)性能對(duì)照表

大致有以下10種：容積式流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)(變壓降式流量計(jì))、變面積式流量計(jì)(等壓降式流量計(jì))、動(dòng)量式流量計(jì)、沖量式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、流體振蕩式流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)。

3 集中供熱工程中流量計(jì)的選型分析

盡管流量計(jì)的種類繁多，但是在集中供熱工程中只有幾種類型的流量計(jì)比較常用，如電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)、彎管流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等。

3.1 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。

優(yōu)勢(shì)：(1)無(wú)壓力損失。(2)測(cè)量精度較高。(3)用于低溫環(huán)境，可不采取保溫措施。(4)適用臟污流、腐蝕流的測(cè)量。

不足：(1)只能測(cè)量導(dǎo)電液體。(2)測(cè)量介質(zhì)的介電常數(shù)對(duì)測(cè)量影響巨大，故適合測(cè)量純凈液體，不適合測(cè)量循環(huán)流動(dòng)介質(zhì)，如供暖用水，工業(yè)用循環(huán)水。

適用測(cè)量介質(zhì)：水、導(dǎo)電油等。

3.2 超聲流量計(jì)

超聲流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用以測(cè)量流量的儀表。

優(yōu)勢(shì)：(1)無(wú)壓力損失。(2)可做成固定、便攜兩種型式。(3)可不中斷流體輸送安裝。(4)用于低溫環(huán)境，可不采取保溫措施。

不足：(1)現(xiàn)只能用于測(cè)量液體。(2)管道的狀態(tài)對(duì)測(cè)量精度影響巨大。(3)安裝精度要求高，易于因?yàn)榘惭b問(wèn)題而使流量計(jì)失效。適用測(cè)量介質(zhì)：水等。

3.3 彎管流量計(jì)

彎管流量計(jì)與傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)一樣同屬于差壓式流量計(jì)的范疇，彎管傳感器是利用流體的慣性原理產(chǎn)生差壓的。

優(yōu)勢(shì)：(1)直管段要求低，可前3D，后1D安裝。(2)無(wú)節(jié)流件和插入件，一次件免維護(hù)。(3)無(wú)附加壓力損失，節(jié)能降耗。(4)耐粉塵，抗震，耐臟污，適合惡劣工礦條件。(5)系統(tǒng)精度1.5，長(zhǎng)期使用精度不下降，重現(xiàn)性為0.2%。(6)量程寬，可達(dá)1：10以上。(7)測(cè)量介質(zhì)寬，適合所有低粘度介質(zhì)而不用要求介質(zhì)物理狀態(tài)(液、汽狀態(tài))。

不足：同樣流量流過(guò)相同管徑時(shí)，相比較其他差壓流量計(jì)(孔板等)所得到的差壓值較低，對(duì)附件差壓變送器的要求較高，提高了流量計(jì)的成本。

適用測(cè)量介質(zhì)：過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽、供暖用熱水、冷凍水、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、壓縮空氣、鍋爐送風(fēng)、氮?dú)?、氧氣、液氨、變壓器油、柴油等?/p>

3.4 孔板流量計(jì)

孔板流量計(jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參數(shù)差壓變送器(或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器)配套組成的高量程比差壓流量裝置。

優(yōu)勢(shì)：(1)國(guó)際通用，應(yīng)用歷史長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)豐富。(2)一次件和二次儀表可分開生產(chǎn)供給，易于大批量生產(chǎn)，降低成本，便于采購(gòu)。(3)測(cè)量介質(zhì)寬。適合液體和氣體。

不足：(1)安裝直管段要求高，一般要求10D以上。(2)長(zhǎng)期使用精度嚴(yán)重下降，必須強(qiáng)制周期檢定。(3)有不可恢復(fù)壓力降，屬于高能耗流量計(jì)。(4)量程窄。法蘭裝夾式，維護(hù)工作量巨大。(5)不耐臟污，計(jì)量供暖水和煤氣易短期失效(有示值但和實(shí)際偏差嚴(yán)重)。

適用測(cè)量介質(zhì)：蒸汽、空氣、水、煤氣、油等。

3.5 渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。

優(yōu)勢(shì)：(1)量程范圍寬。(2)插入件較小，維護(hù)量較小，壓力損失小。(3)用于低溫環(huán)境，可不采取保溫措施。

不足：(1)安裝直管要求高，一般要求15D以上。(2)耐溫性能差(雖有改善)，不宜于用于高溫蒸汽。(3)不耐臟污，抗震性能差。(4)不同廠家質(zhì)量差別大，同一廠家產(chǎn)品質(zhì)量離散性較大。(5)不能應(yīng)用于大管徑測(cè)量。

適用測(cè)量介質(zhì)：水、空氣、低溫蒸汽(不大于200℃)。

3.6 渦輪流量計(jì)

渦輪流量計(jì)，是速度式流量計(jì)中的主要種類，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速，從而且推導(dǎo)出流量或總量的儀表。

優(yōu)勢(shì)：(1)高精度，在所有流量計(jì)中，屬于最精確的流量計(jì)。(2)重復(fù)性好。(3)元零點(diǎn)漂移，抗干擾能力好。(4)范圍度寬。(5)結(jié)構(gòu)緊湊。

缺點(diǎn)：(1)不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性。(2)流體物性對(duì)流量特性有較大影響。

適用測(cè)量介質(zhì)：石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體等。

上述幾種流量計(jì)的性能比較見(jiàn)表1。

4 在工程設(shè)計(jì)中選擇流量計(jì)需要注意的幾點(diǎn)問(wèn)題

4.1 流量計(jì)直管段

不同類型的流量計(jì)對(duì)于前后直管段的要求不同，例如電磁流量計(jì)要求前5D后3D，但是有些孔板流量計(jì)要求前20D，后10D，所以在設(shè)計(jì)流量計(jì)的工藝管道，一定要跟工藝專業(yè)配合留出足夠的直管段，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。(其中D為工藝管道的公稱直徑)

4.2 流量計(jì)的供電

并非所有類型的流量計(jì)都需要供電，差壓試流量計(jì)如孔板流量計(jì)、彎管流量計(jì)和V錐流量計(jì)等，但是電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)等需要供電。根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明有的可自帶電池供電，有的需要AC220V供電。在工程設(shè)計(jì)中不要疏忽需要供電的流量計(jì)的電源。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，流量計(jì)發(fā)展到今天雖然已日趨成熟，但其種類仍然極其繁多，至今尚無(wú)一種對(duì)于任何場(chǎng)合都適用的流量計(jì)。每種流量計(jì)都有其適用范圍，又都有其局限性，所以在選擇儀表時(shí)，一定要熟悉儀表和被測(cè)對(duì)象兩方面的情況，并要兼顧考慮其它因素，這樣選擇的流量計(jì)才能保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]徐英華,楊有濤,流量及分析儀表.中國(guó)計(jì)量出版社.

丁艷虹(1978-),女,吉林蛟河市人,工程師,從事自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。