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摘要：通過流量檢測(cè)原理及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)分析蒸汽貿(mào)易結(jié)算中存在的一些問題，期望通過降低計(jì)量漏損挽回蒸汽貿(mào)易結(jié)算中供熱方的損失，提高熱電廠效益，促進(jìn)節(jié)能減排的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：壓力損失  計(jì)量漏損  測(cè)量范圍  檢定精度  使用精度  IAPWS公式

計(jì)量與節(jié)能減排的關(guān)系，于傳統(tǒng)意義而言，主要指在物料輸送管道之上安裝檢測(cè)儀表，特別是流量測(cè)量?jī)x表后，由于流量?jī)x表內(nèi)的阻流部件產(chǎn)生壓力損失，為保證所需的物料輸送量，只能加大輸送能量，對(duì)熱電廠而言，常見為加大風(fēng)機(jī)功率（一次風(fēng)、二次風(fēng)、返料風(fēng)、引風(fēng)等風(fēng)量檢測(cè)）、加大煤耗（蒸汽流量檢測(cè)）加大泵功率（給水流量檢測(cè)等），以克服儀表產(chǎn)生的壓力損失造成的影響。

對(duì)于流量?jī)x表產(chǎn)生的高能耗，國(guó)家高度重視，早在“65”期間設(shè)立的攻關(guān)項(xiàng)目就專為改善流量?jī)x表壓力損失而設(shè)。

然而，基于當(dāng)前儀表技術(shù)水平所限，對(duì)于主蒸汽、主給水等流量檢測(cè)，新型低能耗流量?jī)x表，還難以適應(yīng)所需的高溫、高壓應(yīng)用工況，一些電廠通過取消給水、主蒸汽流量檢測(cè)從而消除附加壓力損失加以改善，節(jié)能效果自然十分明顯，雖然是以降低控制水平為代價(jià)。

對(duì)于流量檢測(cè)帶來的能源損耗，下式實(shí)例給出準(zhǔn)確計(jì)算，希望在此，給出直觀、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)：

下面給出典型的孔板、渦街流量計(jì)壓損實(shí)例，可以看到渦街流量計(jì)明顯的節(jié)能效力：

管徑：400mm；流體類型：蒸汽；流體溫度：280℃；流體壓力0.9MPa：常用流量60t/h標(biāo)準(zhǔn)孔板產(chǎn)生的能量損失：57.2 kw；Wv系列渦街流量計(jì)產(chǎn)生的能量損失：7.2 kw

然而，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)而言，對(duì)外供熱的貿(mào)易計(jì)量是構(gòu)建企業(yè)效益環(huán)節(jié)之中尤為重要環(huán)節(jié)之一，外供蒸汽計(jì)量系統(tǒng)在其中的作用，類似于“收款機(jī)”，一旦發(fā)生問題，輕則影響熱電廠與熱用戶的關(guān)系，影響供熱銷售業(yè)務(wù)的拓展，重則導(dǎo)致熱電廠效益低下，甚至莫名虧損，基本的效益無以保證，涉及節(jié)能減排的投資行為更難以為繼。

在供熱貿(mào)易結(jié)算中，涉及流量、溫度、壓力、二次表（流量積算儀）、熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)等環(huán)節(jié)、設(shè)備，其中流量測(cè)量為尤為困難的環(huán)節(jié)，對(duì)此已為廣泛共識(shí)。廣大技術(shù)人員為找到適用的儀表付出巨大的努力，熱電企業(yè)也為此付出高昂代價(jià)，其間在技術(shù)、管理等方面，各種創(chuàng)新手段層出不窮，推動(dòng)供電計(jì)量水平快速進(jìn)步。然而，我們也注意到，由于一些技術(shù)商務(wù)方面的原因，對(duì)于蒸汽計(jì)量還存在一些明顯的問題值得商榷。

一. 被誤解的流量范圍，導(dǎo)致熱電企業(yè)巨額損失：

1. 通常認(rèn)為，蒸汽流量一般在30m/s左右，過低的流速將因熱量散失比例大、凝結(jié)成水，無法計(jì)量；過高的流速也不會(huì)產(chǎn)生，4m/s～80m/s的測(cè)量范圍足以適應(yīng)流量的變化，可以得到可信的計(jì)量水平。

2. 但實(shí)際上，由于下述原因，熱電廠將承擔(dān)很大的損失：

“由于選購(gòu)流量計(jì)時(shí)技術(shù)人員很難確定真實(shí)的用汽流量范圍，實(shí)際安裝的流量計(jì)測(cè)量范圍與真實(shí)流量范圍偏離，導(dǎo)致計(jì)量偏低。“

“合法偷汽”現(xiàn)象，對(duì)于一些蒸汽用戶而言，其用汽工況允許大范圍調(diào)整流量，因此，用戶可通過將用用氣量盡可能控制在低于流量計(jì)可測(cè)下限或高于流量計(jì)量程上限的“兩端用汽”，真實(shí)的流量范圍在1m/s～200m/s，對(duì)于當(dāng)前普遍使用的幾類流量計(jì)而言，均將產(chǎn)生巨大的計(jì)量漏損：

a. 對(duì)于孔板、噴嘴等差壓式流量計(jì)，典型的檢測(cè)范圍在5m/s～60m/s，準(zhǔn)確測(cè)量范圍在17～51m/s，為避免不用汽時(shí)有計(jì)量，必須截除5m/s以下的流量，某些場(chǎng)合甚至需要截除10m/s的流量，用戶有意將流量控制在截除流量之下，即可避開計(jì)量收費(fèi)。另外：用戶將閥門全開，超量程用汽，此時(shí)由于差壓變送器輸出信號(hào)通常限制在23mA，只能輸出最高65.38m/s的流量信號(hào)，也就是說：當(dāng)真實(shí)流量高于65.38m/s后，只能依照65.38m/s計(jì)量收費(fèi)，由此將產(chǎn)生巨大的漏計(jì)量。

b. 對(duì)于渦街流量計(jì)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品標(biāo)稱測(cè)量范圍常在6m/s～60m/s，進(jìn)口產(chǎn)品最寬標(biāo)稱2m/s～80m/s。根據(jù)我們實(shí)地檢測(cè)結(jié)果：在現(xiàn)場(chǎng)工況條件下，被檢測(cè)的多家國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，在流速低于6m/s時(shí)無流量信號(hào)輸出，在6m/s～8m/s范圍內(nèi)，誤差高達(dá)－40％左右；在流速40m/s～60m/s時(shí)誤差仍可高達(dá)－40％，在流速高于60m/s后，將普遍出現(xiàn)流量越高、指示越低的、渦街流量計(jì)特有的“倒走”現(xiàn)象，并且同時(shí)很可能出現(xiàn)傳感器斷裂的事故。對(duì)于幾種進(jìn)口產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果表明：實(shí)際的測(cè)量下限在5m/s以上，并且隨使用時(shí)間的推移，靈敏度常進(jìn)一步下降，測(cè)量下限可增高到8m/s；在進(jìn)口產(chǎn)品標(biāo)稱的80m/s測(cè)量范圍之內(nèi)，基本未發(fā)現(xiàn)明顯的測(cè)量誤差，但在流量超過80m/s后，僅發(fā)現(xiàn)一種產(chǎn)品可維持80m/s的流量信號(hào)輸出，其余產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品一樣，出現(xiàn)“倒走”現(xiàn)象

c. 根據(jù)我們對(duì)數(shù)十家熱電廠中這類蒸汽用戶的分析，在換用超大量程比的抗振型渦街流量計(jì)之后，計(jì)量值普遍為原來的3～6倍，在某些場(chǎng)合甚至超過10倍，最典型的可“兩端”用汽的用戶包括供熱的換熱站、燒熱水銷售的熱水站、化工反應(yīng)釜、浴室等。對(duì)于蒸汽計(jì)量方面的上述問題，筆者作為渦街流量計(jì)新的國(guó)標(biāo)主起草單位代表，在借機(jī)與參與國(guó)標(biāo)制定的國(guó)內(nèi)外制造商主要技術(shù)負(fù)責(zé)人討論時(shí)發(fā)現(xiàn)：幾乎所有制造商并未認(rèn)識(shí)到超過80m/s的超高流量的存在，相信正是此原因?qū)е鲁吡髁康臏y(cè)量存在巨大的問題。

二. 被誤解的管損

1. 管損的存在應(yīng)指蒸汽輸送中泄漏、疏水、排污中的損失，保溫不良并不會(huì)產(chǎn)生管損，因?yàn)楫?dāng)前普遍采用的是以蒸汽質(zhì)量流量計(jì)量收費(fèi)，而非按熱能收費(fèi)。

2. 根據(jù)超過2000臺(tái)蒸汽流量計(jì)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，我們確定：“管損”的直接“貢獻(xiàn)”主要源于流量計(jì)的漏計(jì)量。

三. 經(jīng)檢定的流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)使用精度可靠？

1. 一直以來，工業(yè)流量測(cè)量是工業(yè)儀表中尤為困難的部分之一。根據(jù)現(xiàn)有的各類流量計(jì)檢定（校準(zhǔn)）規(guī)程，流量計(jì)是在理想工況之下進(jìn)行檢定：管道平直、橫截面為規(guī)則圓形、內(nèi)壁光潔、上下游直管長(zhǎng)度充裕、流量計(jì)安裝準(zhǔn)確。同時(shí)，采用恒定流速進(jìn)行檢定。

2. 在現(xiàn)場(chǎng)，由于蒸汽貿(mào)易計(jì)量的特殊條件，直管段長(zhǎng)度基本可保證，但管道的圓度、法蘭與管道軸線的垂直度、法蘭與管道的同心度均很難保證，管道斷口的毛刺、密封墊伸入管道內(nèi)部、流量計(jì)與管道不同心等常見問題均將導(dǎo)致不可預(yù)見的測(cè)量誤差，流量快速變化（即脈動(dòng)流）的定義難以確定界限，更作為流量檢測(cè)方面的最大難題，脈動(dòng)流所產(chǎn)生的誤差難于確定。這些現(xiàn)場(chǎng)問題的出現(xiàn)，是導(dǎo)致標(biāo)定合格的流量計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生巨大誤差的根本原因。需引起供熱企業(yè)重視的是：現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)渦街流量計(jì)產(chǎn)生的影響，在多數(shù)情況之下將導(dǎo)致“漏波”的發(fā)生，最終表現(xiàn)為負(fù)誤差：蒸汽流量計(jì)量偏低。

3. 對(duì)于流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力的問題，在新的國(guó)標(biāo)中規(guī)定：流量計(jì)制造商應(yīng)可向用戶定量提供現(xiàn)場(chǎng)條件影響的程度，這是流量計(jì)新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)重要進(jìn)步，對(duì)流量計(jì)制造商提出了更高的要求，但令人遺憾的是新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)未發(fā)布。

四. 飽和蒸汽的誤區(qū)：

1. 在蒸汽流量檢測(cè)方面，常有設(shè)計(jì)人員、用戶技術(shù)人員按照飽和蒸汽提供設(shè)計(jì)、選型參數(shù)，然而，通過分析即可得知：飽和蒸汽在供熱中幾乎不可能出現(xiàn)，因?yàn)橹挥挟?dāng)蒸汽的溫度、壓力、密度出現(xiàn)精確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)，才是飽和蒸汽，此時(shí)當(dāng)溫度升高或壓力下降均將變成過熱蒸汽；溫度下降或壓力升高將導(dǎo)致蒸汽凝結(jié)成水，因此現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)飽和蒸汽的時(shí)候基本是汽水共存，鍋爐氣包中的蒸汽是飽和蒸汽，對(duì)于汽水共存的流體，尚無流量計(jì)可以檢測(cè)。

 2. 目前技術(shù)人員多數(shù)仍采用水和水蒸汽參數(shù)表查詢參數(shù)，但由于表格數(shù)據(jù)固有的非連續(xù)性，常采用插值方式得到蒸汽參數(shù)，由此極易導(dǎo)致蒸汽種類（水、飽和蒸汽、過熱蒸汽）的誤判。對(duì)此，國(guó)際水與水蒸汽特性協(xié)會(huì)(international Association for the Properties of Water and Steam ，簡(jiǎn)稱IAPWS)的IAPWS-95(The IAPWS Formulation of Ordinary Water for General and Scientific Use)公式可給出精確的查詢。據(jù)此可準(zhǔn)確查詢是否出現(xiàn)汽水共存或完全凝結(jié)成水的現(xiàn)象，并可通過在距流量計(jì)30～50倍直管段長(zhǎng)度的上游安裝自力式減壓閥或截止閥降低流經(jīng)流量計(jì)的壓力，并加強(qiáng)此段的保溫，令水變化成過熱蒸汽，確保計(jì)量準(zhǔn)確。

五. 應(yīng)足夠重視的流量二次表（流量積算儀）問題

1. 由于國(guó)家取消二次儀表的生產(chǎn)許可證管制，導(dǎo)致二次表生產(chǎn)企業(yè)良莠不齊，根據(jù)我們的實(shí)測(cè)結(jié)果：不少二次表存在難以接受的誤差，除了常見的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（4～20mA、PT100）定標(biāo)誤差之外，更大的誤差出現(xiàn)在蒸汽密度的補(bǔ)償之中，一些儀表的密度誤差甚至高達(dá)30％，不幸的是：誤差常常是負(fù)值，直接導(dǎo)致供熱方的損失。出現(xiàn)這類問題的直接原因在于：制造商使用簡(jiǎn)單、粗糙的計(jì)算公式，由此降低CPU的運(yùn)算能力的需求，大幅度降低成本；或通過取消必需的A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換的校準(zhǔn)、采用廉價(jià)的時(shí)鐘晶體降低成本。儀表業(yè)內(nèi)公認(rèn)的是：合格的蒸汽流量二次表（積算儀）應(yīng)至少采用IAPWS-97公式進(jìn)行蒸汽密度補(bǔ)償，IAPWS-97公式是IAPWS-95公式的簡(jiǎn)化版，通過將計(jì)算精度降低到工業(yè)計(jì)量可接收的程度，大幅度降低運(yùn)算量。

2. 為避免二次表的問題，筆者建議：供熱方應(yīng)對(duì)二次表進(jìn)行校準(zhǔn)檢查，由此可避免此類問題的發(fā)生。

流量檢測(cè)作為工業(yè)自動(dòng)化測(cè)量中的重要部份，由于流體力學(xué)的復(fù)雜性，一直以來存在諸多困難，不少制造商是通過仿制、抄襲制造產(chǎn)品，對(duì)于自己的產(chǎn)品并無可信的認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)應(yīng)用問題時(shí)還懵懂不知，更不提可有應(yīng)對(duì)措施。相反劣質(zhì)、低價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)卻呈現(xiàn)蔓延的趨勢(shì)，對(duì)此應(yīng)存高度重視，因?yàn)檎羝Q(mào)易結(jié)算的計(jì)量對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的效益至關(guān)重要，而效益的改善相信對(duì)節(jié)能減排產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用，低壓損的流量?jī)x表更可為節(jié)能減排提供直接的支持，特別是以熱能計(jì)量進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的場(chǎng)合。