面向我國城市集中供熱必將走向科學(xué)化發(fā)展的需要，1987年解魯生教授提出了研制熱力站“熱量”計量檢測的項目建議，并且同時提出了采用彎管流量計作為流量計量的設(shè)想。我們積極的響應(yīng)了這個建議并且和唐山熱力公司的同志們進行了聯(lián)合攻關(guān)，并且很快的在1991年完成了由河北省科委下達(dá)的熱力站“流量、熱量積算儀”研制項目。從那時起至今的20年，我們始終持續(xù)不懈的圍繞著這個課題進行了深入細(xì)致的研究。后續(xù)的研究的內(nèi)容主要分為兩個大的分支方向，第一個研究方向是彎管流量計的產(chǎn)品研究，其動力來源于這種流量計沒有附加的壓力和能源損失、對前后直管段的要求短，節(jié)省占地面積、多年使用性能穩(wěn)定、重復(fù)性好，還有它的結(jié)構(gòu)簡單、沒有易損件、抗臟污能力強、幾乎不需要維護的優(yōu)良性能。堅持這個研究方向我們又先后研制成功了“蒸汽用彎管流量計”和多種液體、氣體用彎管流量計。在這些研究工作過程中除了得到相關(guān)行業(yè)協(xié)會和廣大用戶給予的大力支持和配合外，唐山技術(shù)監(jiān)督局、河北省技術(shù)監(jiān)督局和國家計量院以及多個國家計量檢定部門都給予了積極配合和大力支持。2004年在12屆國際流量大會上（THE 12th INTERNATIONAL CONFERENCE ON FLOW MEASURMENT）我們發(fā)表的“彎管流量計標(biāo)準(zhǔn)化研究”論文（The Study of Standardization of Elbow Flow Meter）受到了國際計量界專家的高度重視和良好評價。Harris主席高興的說：“你們做的很棒！”目前彎管流量計已在我國的28個省（包括臺灣）的多個行業(yè)得到應(yīng)用，總用量約為10000臺。其中供熱行業(yè)有近200家的應(yīng)用，用量6000臺左右。這些流量計有的已經(jīng)使用十五年以上，可靠的支持了供熱企業(yè)的計量管理工作。

      我們的第二個研究和發(fā)展方向是在完成了熱力站熱量計量基本單元研究的基礎(chǔ)上逐漸升級展開的以節(jié)能降耗運行管理為目標(biāo)、以全熱量管理為特征的熱源自控和熱源—熱網(wǎng)統(tǒng)一計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用推廣工作。我們和數(shù)十家熱力公司的良好合作，有效的支持了這些兄弟熱力公司的科學(xué)化管理工作，為他們的管理升級和節(jié)能降耗工作做出了貢獻。我們在過去十年間研制和參與研制的數(shù)十套計算機監(jiān)控系統(tǒng)到目前為止無一失效的支持著那些系統(tǒng)的供熱運行。這些計算機監(jiān)控系統(tǒng)能夠可靠運行首先得益于成功地使用了彎管流量計。正是彎管流量計具有多年運行可靠和免維護等性能保證了它可以長期、連續(xù)、可靠的提供計量數(shù)據(jù)支持才實現(xiàn)了計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠運行，使得我們可以不斷的在那些計算機監(jiān)控系統(tǒng)上靈活自如的運行各種熱網(wǎng)管理的奇思妙想。

      我們承擔(dān)的“彎管流量計”項目作為重點國家級火炬計劃項目（編號Z2001007）已在全國許多行業(yè)得到推廣應(yīng)用，本文重點討論彎管流量計在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用。

      供熱行業(yè)的測量介質(zhì)多為：熱水、低溫低壓蒸汽、中溫中壓蒸汽。蒸汽又分過熱蒸汽和飽和蒸汽。在熱力站中，測量介質(zhì)多為熱水，它的特點主要是間隔運行、臟污、易結(jié)垢。這些特性對于其他流量計是致命的問題，而對于彎管流量計確是無關(guān)緊要的，這里不再詳細(xì)說明。對于蒸汽，特性比較復(fù)雜，在彎管流量計出現(xiàn)前，還沒有一種流量計可以很好的滿足蒸汽的計量要求。人們在孔板的基礎(chǔ)上也作了堅持不懈的改進，如偏心孔板、圓缺孔板、高級孔板閥、內(nèi)錐等，但都不盡如人意。彎管流量計它保留了差壓式流量計的優(yōu)點，克服了它的缺點，彎管流量計的出現(xiàn)使蒸汽的計量峰回路轉(zhuǎn)、柳暗花明。下面重點闡述蒸汽的計量特性。

      蒸汽可分為飽和蒸汽和過熱蒸汽。飽和蒸氣又可分為干飽和蒸氣和濕飽和蒸氣。在流量測量過程中，蒸氣的性質(zhì)有時會產(chǎn)生變易。也就是說，它們之間可能會相互轉(zhuǎn)換。這對蒸氣流量的準(zhǔn)確計量帶來一定的困難。

      準(zhǔn)確確定蒸氣的在線密度是確保蒸氣流量測量精度的最重要的條件之一。

      A.  飽和蒸氣的密度水經(jīng)過加熱蒸發(fā)變成蒸汽，這就是飽和蒸汽。飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著嚴(yán)格的一一對應(yīng)關(guān)系。飽和蒸汽的密度可以是其溫度或者是其壓力的單一函數(shù)。根據(jù)飽和蒸汽的溫度值或者是壓力值的大小，將其代入飽和蒸汽密度計算公式就可以計算出準(zhǔn)確的飽和蒸氣的密度值。

      對于含有一定水份的濕飽和蒸汽，其密度不僅與蒸汽的溫度（或壓力）有關(guān)，而且與蒸汽的濕度有關(guān)。對此彎管流量計的二次表增加了濕度設(shè)定功能，可以根據(jù)實測的蒸汽濕度對二次表進行設(shè)定補償，確保流量測量準(zhǔn)確。

      B.  過熱蒸氣的密度

      過熱蒸汽是將飽和蒸汽進行再加熱后獲得的一種具有特殊品質(zhì)的蒸氣。它打破了飽和蒸汽所固有的溫度與壓力嚴(yán)格一一對應(yīng)的關(guān)系。也就是說，在固定的蒸汽壓力條件下，凡是溫度超過對應(yīng)壓力條件下飽和溫度的蒸汽都被稱為過熱蒸汽。由于過熱蒸汽具有過熱度，因此在輸送和流量測量過程中一般不容易發(fā)生性質(zhì)變異（不容易產(chǎn)生冷凝水析出），在流量測量過程中可以將過熱蒸汽作為單一介質(zhì)看待。

      過熱蒸汽的密度是其溫度和壓力的綜合函數(shù)，密度值可以根據(jù)過熱蒸汽的溫度值和壓力值通過過熱蒸汽密度計算公式準(zhǔn)確計算獲得。采用在線溫度、壓力密度補償?shù)姆椒�可以獲得準(zhǔn)確的過熱蒸汽密度，可以保證在過熱蒸汽流量測量過程中不會因為密度的問題帶來額外的測量誤差。

      管道中蒸汽的實際流速一般都比較大。在正常條件下，蒸氣在管道中的經(jīng)濟流速在40～70m/s之間。有時蒸氣的流速高達(dá)100m/s以上也不鮮見。高速的蒸汽對于流量測量元件的影響主要表現(xiàn)為：磨損和沖擊。

      彎管傳感器流道通暢，不容易產(chǎn)生磨損；彎管傳感器對于微量磨損不敏感；另外，彎管傳感器中不存在節(jié)流件和插入件，因此，對于管道中可能存在的沖擊（水錘現(xiàn)象）影響不大。

      彎管流量計的以上特點與孔板流量計有較大的區(qū)別。孔板對磨損特別敏感（入口銳角）；孔板由于是節(jié)流件，對于管道中可能產(chǎn)生的水錘沖擊影響巨大。很多實際使用的蒸氣孔板，往往都會或多或少地產(chǎn)生變形（成為碗形）就是由于管道中水錘沖擊造成的。所有這些都會直接影響孔板流量計的測量精度。

      在采用彎管流量計測量蒸氣流量的系統(tǒng)中，由于蒸氣的流速相當(dāng)高，使彎管傳感器能夠產(chǎn)生足夠大的差壓信號值。這對于差壓變送器的選擇十分有利，對于提高彎管流量計的測量精度十分有利。

      高溫、高壓的蒸氣在流量測量過程中對于測量裝置的要求是非常高的。主要表現(xiàn)在：傳感器材質(zhì)的選擇；安裝的可靠性和安全性；防止發(fā)生跑冒滴漏；防止高溫蒸氣對于測量元件的影響和損壞等等。

      彎管傳感器具有各種材質(zhì)的品種可供選擇。在高溫、高壓的蒸氣管道上安裝使用的彎管傳感器完全可以選用與工藝管道相同材質(zhì)的彎管（傳感器）。這樣的選擇就很好地解決了傳感器的材質(zhì)問題。

      彎管傳感器具有良好的耐磨性能，可以長周期、高精度、高穩(wěn)定地工作。因此，彎管傳感器可以采用直接焊接的方式進行安裝。具體的方法就是將彎管傳感器直接和工藝管道焊接在一起。這樣的安裝方法完全可以解決蒸氣流量測量過程中可能出現(xiàn)的跑冒滴漏的問題。

      孔板流量計為了解決跑冒滴漏的問題，在市場上曾經(jīng)出現(xiàn)過一種焊接式孔板。但是，由于孔板不具備耐磨的特性，它的檢修周期最長只有一年。焊接式孔板它是以損失測量精度為代價來解決蒸氣流量測量中的跑冒滴漏問題的，這當(dāng)然不是一個好辦法。因此，焊接式孔板最終不能夠被人們廣泛接受。

      彎管流量計屬于差壓式流量測量裝置，它是通過差壓變送器將差壓信號轉(zhuǎn)換成為電信號進行流量測量的。而差壓變送器又是通過導(dǎo)壓管與彎管傳感器連接的。由于導(dǎo)壓管的存在，高溫、高壓蒸汽并不直接與信號轉(zhuǎn)換器（在這里就是差壓變送器）直接接觸。因此，不存在轉(zhuǎn)換器受高溫、高壓蒸汽影響的問題。

      這一點與渦街流量計不同。渦街流量計的旋渦檢測元件是直接與蒸汽接觸的，因此，它的耐溫性能就受到限制。

      蒸汽是由水加熱蒸發(fā)生成的。對于差壓式流量測量裝置而言，差壓式傳感器（包括：孔板、彎管傳感器、均速管、威力巴測量管等等）必須通過導(dǎo)壓管與差壓變送器連接，將傳感器產(chǎn)生的差壓信號送入差壓變送器進行信號轉(zhuǎn)換。那么處于導(dǎo)壓管中的蒸汽會因為與環(huán)境換熱而冷凝成為冷凝水。

      在蒸汽流量測量過程中，如何妥善解決由于冷凝水的生成而帶來的一系列問題。這是需要我們特別的注意問題。

      保證兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面處于同一高度是保證蒸氣流量測量裝置準(zhǔn)確測量的前提條件。如果兩根導(dǎo)壓管中的冷凝液液面高度不相等，那么，冷凝液液柱的高度差會使差壓變送器接受一個附加的差壓值，這個差壓值將使蒸氣流量測量的精度大受影響。

      傳統(tǒng)的流量測量裝置（如：孔板流量計、噴嘴流量計等等）在測量蒸汽流量時都配有冷凝罐作為保證冷凝液液位平衡和穩(wěn)定的器件。

      冷凝罐有兩個接口，處于下面的一個接口是通過導(dǎo)壓管與差壓變送器連接的；處于側(cè)面的另一個接口則與流量傳感器的取壓孔連接。由于差壓變送器在工作中處于封閉狀態(tài)，冷凝罐實際上只有一個與流量傳感器連接的通孔，我們習(xí)慣稱只有一個通孔的容室為盲室。冷凝罐就是一個盲室，它只有一個與流量傳感器聯(lián)通的通道。

      冷凝罐的理想工作狀態(tài)應(yīng)該是這樣的。蒸汽在冷凝罐中因為與環(huán)境換熱而不斷冷卻，如果蒸汽冷卻后的溫度低于該蒸汽壓力下的飽和溫度時，就會有一部分蒸汽冷凝成水析出。于是，冷凝罐中的冷凝水液位不斷抬高，一直達(dá)到與傳感器連接的水平接口處。繼續(xù)冷凝的冷凝水應(yīng)該通過與傳感器連接的水平導(dǎo)壓管返回流量傳感器（蒸汽管道），冷凝罐中的冷凝水液位保持穩(wěn)定不變。如果正負(fù)兩側(cè)的冷凝罐側(cè)面的連接孔處于同一水平狀態(tài)，則兩個冷凝罐中的冷凝水液位高度就相等。這就是冷凝罐保證冷凝液液位平衡的基本構(gòu)想。

      在運行過程中，冷凝罐中冷凝水與蒸汽相接觸部分的蒸汽和冷凝水都處于飽和狀態(tài)。由于管道中蒸汽壓力的突然變化會引起冷凝罐中部分飽和蒸汽突然冷凝（蒸汽壓力增加）或者是部分飽和水突然閃發(fā)（蒸汽壓力降低）。為了使突然冷凝或者閃發(fā)造成的冷凝水液位變化盡可能小，增加冷凝罐的截面積是一個可取的方法。常見的冷凝罐截面積相對于導(dǎo)壓管來說要大得很多，這有利于維持冷凝水液位的相對穩(wěn)定。這是冷凝罐的另一個重要的作用。

      如果被測蒸汽為飽和蒸汽或者是過熱度相對很低的過熱蒸汽。冷凝罐中的蒸汽與環(huán)境換熱后就會有較多的冷凝水產(chǎn)生。為了維持冷凝罐中冷凝水液位的穩(wěn)定，多余的冷凝水必須要流回蒸汽管道。冷凝罐中多余的冷凝水通過導(dǎo)壓管流回蒸汽管道的條件是：這段導(dǎo)壓管必須處于水平狀態(tài)或者有一點點傾斜度，該傾斜度使冷凝水容易流回蒸氣管道。

      實際情況是:在這段水平導(dǎo)壓管上通常安裝有一個根部閥。而根部閥一般都選擇耐壓性能比較好的針型閥。針型閥的流通通徑特別小，且流通通道還存在彎曲，冷凝水在這里自由流動是極其困難的。

      另外，冷凝罐中多余冷凝水流回管道的動力非常小，它是依靠冷凝罐中存在的一點點液柱高度來完成的。由于導(dǎo)壓管的內(nèi)徑一般只有d =10mm左右，冷凝水流動的差壓動力最大不可能超過10mm水柱。同時，冷凝水又有相當(dāng)大的表面張力，冷凝水的流動并不順暢，極易使水平導(dǎo)壓管內(nèi)形成滿管水柱，阻塞冷凝水流動。一旦流道中存在水柱阻塞了液體的自由流動，那么就會出現(xiàn)以下的情況。

      因為冷凝罐是節(jié)流盲室，節(jié)流盲室只有一個通道，它既是冷凝水的流通通道，又是冷凝罐蒸汽空腔與流量傳感器之間蒸氣壓力平衡的通道。在導(dǎo)壓管形成水柱阻塞冷凝水流動時，同時也阻塞了蒸汽流通的通道，此時冷凝罐中的蒸汽如果繼續(xù)冷凝成冷凝水，冷凝罐中原有的蒸氣空間的壓力就會因為蒸汽的冷凝而下降，它會進一步限制多余的冷凝水流向流量傳感器。相反，它會使冷凝液流入冷凝罐。蒸汽管道中的蒸汽不能夠補充進入冷凝罐。最終冷凝水會充滿整個冷凝罐的蒸汽空腔。

      冷凝罐處于注滿冷凝水的工作狀態(tài)雖然不會造成冷凝水液位的不平衡和不穩(wěn)定。但是，冷凝罐的作用在這里并沒能體現(xiàn)。嚴(yán)格地說，此時有無冷凝罐似乎并不重要。

      如果被測蒸汽是過熱度相當(dāng)高的過熱蒸汽，情況就是另一個樣子了。此時，冷凝罐通過導(dǎo)壓管的傳熱處于很高的溫度狀態(tài)下，冷凝罐的實際溫度超過了蒸汽工作壓力下的飽和溫度值，不足以使冷凝罐中的蒸汽冷凝成為冷凝水。蒸汽在冷凝罐中不能夠冷凝或者是冷凝量不足。此時冷凝水的液位可能處于冷凝罐下部某一個位置上，甚至是處于冷凝罐下面導(dǎo)壓管中的某一個位置上。這時冷凝水液位的高度是隨機的，是不確定的。在這樣的工作狀態(tài)下，冷凝罐不能很好地體現(xiàn)其平衡和穩(wěn)定冷凝水液位的功能。安裝冷凝罐的理由也就變得不充分了。

      冷凝罐中冷凝水液位的不確定性必然會造成蒸氣流量測量的附加誤差。但是，孔板流量計在這樣的條件下工作已經(jīng)有許多年了，人們從來沒有對冷凝罐是否有效工作產(chǎn)生過懷疑。人們并沒有發(fā)覺由于冷凝罐工作狀態(tài)的不理想會造成流量測量值的過度偏差，這是為什么呢？

      第一，由于孔板流量計兩個取壓孔處于基本相同的位置上，兩個冷凝罐處于同樣的環(huán)境條件下工作，在很多情況下，兩個冷凝罐甚至是焊接在一起工作的。不管被測的蒸汽是飽和蒸汽還是過熱度很高的過熱蒸汽，也不管冷凝罐被冷凝水充滿，還是冷凝罐中根本就沒有冷凝水。其正負(fù)壓側(cè)的冷凝水真實液位的高度都相差不多。這是由于兩個冷凝罐以及兩根導(dǎo)壓管工作環(huán)境幾乎相同所造成的結(jié)果。于是，不會產(chǎn)生過大的液位偏差。

      第二，由于孔板流量計在正常工作條件下產(chǎn)生的差壓值很高。與真實冷凝水液位的微小差別比較，人們甚至沒有發(fā)現(xiàn)冷凝罐工作狀態(tài)不正常這個客觀現(xiàn)實。這就是傳統(tǒng)的冷凝罐真實工作狀態(tài)的分析。

      彎管流量計在測量蒸汽流量時是絕對不能應(yīng)用冷凝罐模式的。如果使用這種模式進行蒸氣流量測量，其測量偏差值將是一個完全不能接受的巨大差值。分析原因如下。

      首先，我們?nèi)匀灰獜娬{(diào)，冷凝罐在實際工作中是不能夠起到穩(wěn)定冷凝液液位和平衡冷凝液液位的作用的。

      其次，彎管傳感器的兩個取壓孔不同于孔板的兩個取壓孔，它們是處于彎管傳感器內(nèi)外兩側(cè)。也就是說，它們是處于完全不同的換熱環(huán)境和條件下工作的。如果采用冷凝罐模式，那么在測量蒸汽流量時是完全不能保證兩側(cè)冷凝水液位的平衡和穩(wěn)定的。實際使用也證實了這個問題的嚴(yán)重性，在彎管流量計測量蒸氣流量的系統(tǒng)中如果是用冷凝罐模式所造成的附加測量偏差是完全不能被接受的。

我們假設(shè)與彎管傳感器連接的導(dǎo)壓管具有一段相當(dāng)長的水平管段，用來代替冷凝罐的工作，達(dá)到保持冷凝水液面的穩(wěn)定和平衡。所謂相當(dāng)長的水平管是指即使管道內(nèi)的蒸氣是過熱度很高的過熱蒸汽，通過相當(dāng)長管段的導(dǎo)壓管換熱之后保證在相當(dāng)長的水平管段尾部之前一定有冷凝水產(chǎn)生。其結(jié)果是：處于水平管近端（與彎管傳感器連接）導(dǎo)壓管中的介質(zhì)必然是蒸汽；處于導(dǎo)壓管遠(yuǎn)端中的介質(zhì)必然是冷凝水。蒸汽和冷凝水的交界面必然處于水平導(dǎo)壓管中間的某一點上，具體位置對于冷凝水液柱的高度無關(guān)。管道中蒸汽壓力、溫度的變化或者是周圍換熱條件的變化使水平導(dǎo)壓管中的部分冷凝水閃發(fā)或者是部分蒸汽冷凝，只會使水汽交界面在水平導(dǎo)壓管中來回移動，它不會造成冷凝水液柱高度的變化。這是因為這根導(dǎo)壓管處于水平狀態(tài)下工作的緣故。這樣就保證了導(dǎo)壓管中冷凝液液面的平衡和穩(wěn)定。

     足夠長的水平導(dǎo)壓管安裝、使用都不方便。如果能夠?qū)⒆銐蜷L的水平導(dǎo)壓管給它盤起來，加工成為一個水平盤管使用就十分方便、合理。這就是水平盤管產(chǎn)生的原因。彎管流量計配置了專用的水平盤管就解決了冷凝水液面平衡和穩(wěn)定的問題。

      處于寒冷地區(qū)的蒸汽流量測量裝置，差壓變送器測量室和導(dǎo)壓管中的冷凝水容易結(jié)冰，造成系統(tǒng)無法正常工作。保溫和伴熱就是蒸氣流量測量必須要考慮的技術(shù)措施。

      蒸氣流量測量系統(tǒng)采用保溫和伴熱是一件十分麻煩的事。在可能的條件下將流量測量裝置安裝在環(huán)境溫度較高的室內(nèi)是寒冷地區(qū)最佳的選擇。

      在采取伴熱、保溫方案時，要特別注意處于垂直狀態(tài)條件下的正負(fù)導(dǎo)壓管所處溫度的一致性。這是因為導(dǎo)壓管中（冷凝）水的密度是溫度的函數(shù)。如果處于垂直狀態(tài)下的兩根導(dǎo)壓管工作在不同的溫度條件下，管內(nèi)的冷凝水密度是不一樣的。工作溫度差異越大，產(chǎn)生的附加差壓值就越大；垂直距離越高，產(chǎn)生的附加差壓值就越大。這個問題必須引起我們的高度重視。

      解決這個問題的方法是：將處于垂直狀態(tài)的正負(fù)壓兩根導(dǎo)壓管和伴熱管組合在一起，并保持它們之間有相同的間隔距離，使兩根導(dǎo)壓管中的冷凝水處于同樣的溫度狀態(tài)下工作，保證不會因為管道內(nèi)水的密度不同引起測量偏差。 之所以強調(diào)處于垂直狀態(tài)下的導(dǎo)壓管而不重視水平導(dǎo)壓管的溫度差，是因為水平導(dǎo)壓管中液體的溫度變化引起的密度變化不會造成差壓值的變化，不會造成測量的附加誤差。

      測量蒸汽流量的彎管流量計在實際停止使用蒸汽的狀態(tài)下，流量計仍然會有指示這個問題給用戶造成很大的困惑。其實，這也是蒸汽冷凝惹的禍。我們知道，彎管傳感器是安裝在蒸汽管道上進行流量測量的。當(dāng)用戶停止用汽時，會將蒸汽閥門關(guān)閉。但是，彎管傳感器本身仍然處于蒸汽管道中。這時管道中的蒸汽雖然不再正常流動了，但是，隨著管道的冷卻，管道中不斷有部分蒸汽變成為冷凝水，客觀上仍然有蒸汽在管道中無序的流動著。彎管傳感器屬于雙向式流量傳感器，無論蒸汽流動的方向如何改變，它都能夠產(chǎn)生正向的差壓信號。于是，彎管流量計在這樣的狀態(tài)下仍然有“相當(dāng)?shù)牧髁恐怠保�引起人們的猜疑。如果彎管傳感器安裝在蒸汽截止閥的前面，無論蒸汽截止閥關(guān)閉與否，它始終處于蒸汽管道中，蒸汽的冷凝和新蒸汽的補充沒有盡頭，這樣的現(xiàn)象就會更加嚴(yán)重一些。但是，這種現(xiàn)象對于蒸汽正常流動時的工作并不產(chǎn)生任何影響。解決停止用汽后依然有流量顯示的方法是二次表設(shè)置小信號切除，即當(dāng)差壓信號低于一定數(shù)值后流量計按沒有流量處理。

      如果現(xiàn)場安裝的是90°彎管傳感器，那么彎管傳感器的安裝狀態(tài)是必須注意的一個問題。

      水平安裝的90°彎管傳感器，它的兩個取壓孔同樣可以處于水平的狀態(tài)下工作。同樣可以保證兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面的平衡和穩(wěn)定。這樣的安裝方式也可以不考慮對于差壓變送器的遷移和補償。所以，水平安裝是采用90°彎管傳感器首選的安裝模式。

      彎管傳感器有多種結(jié)構(gòu)形式，安裝在九十度折彎處的“C”型90°彎管傳感器和安裝在直管上的“V”型彎管傳感器是其中的兩種。由于蒸氣介質(zhì)的特殊性，在蒸氣流量測量系統(tǒng)中，選擇那一種彎管傳感器對于保證流量測量結(jié)果是有一定的影響的。

    “V”型彎管傳感器可以安裝在任意空間狀態(tài)的直管上工作，且能夠保證兩個取壓孔一定可以處于同一水平位置上。這樣的安裝模式可以保證蒸氣冷凝液液位始終處于相同的水平面上，這時不需要對差壓變送器進行任何的遷移或補償。使系統(tǒng)的工作簡單、方便、準(zhǔn)確。因此，“V”型彎管傳感器是蒸氣流量測量中次首選的彎管傳感器。

      垂直安裝的“C”型90°彎管傳感器，它的兩個取壓孔不處在同一水平面上。兩個取壓孔之間存在一個高度差。取壓孔位置高度差的存在使兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面存在一個相同數(shù)量的冷凝液液位的高度差。這樣的安裝方式必須考慮對于差壓變送器進行相應(yīng)的遷移和補償才能夠保證系統(tǒng)的正常工作。

      遷移的數(shù)值當(dāng)然是兩個取壓孔位置高度差與冷凝液密度的函數(shù)。問題是冷凝液（水）的密度是環(huán)境溫度的函數(shù)，而環(huán)境溫度并不是一個固定值。于是，這樣的測量方法必然會帶來附加的偏差。當(dāng)環(huán)境溫度差異很大時，需要對差壓變送器的遷移值進行實測校準(zhǔn)，盡可能減小誤差的產(chǎn)生。

      在條件允許的情況下，我們應(yīng)該盡可能的避免使用垂直安裝的“C”型90°彎管傳感器。

      彎管流量計配置有專用的二次表，它具備測量蒸汽介質(zhì)所有的補償、修正、運算、存儲、輸出等等功能。它可以是盤裝式、掛裝式或者是卡裝式的。其中流量轉(zhuǎn)換器是專門用來與計算機系統(tǒng)匹配使用的。

      蒸汽流量測量系統(tǒng)除需用配置高質(zhì)量的差壓變送器之外，還需要配置壓力變送器和溫度測量元件。

      對于蒸汽介質(zhì)，由于其工作壓力和工作溫度都比較高，為保證操作安全，差壓變送器必須配置三閥組件才能使用。（新型的差壓變送器生產(chǎn)廠商雖然已經(jīng)明確承諾，在不使用三閥組件的條件下仍然可以保證差壓變送器的正常工作，使現(xiàn)場使用更加方便，故障率更低。）

      測量蒸汽流量時，導(dǎo)壓管中的蒸汽會因為與環(huán)境換熱而成為冷凝水，為了保證冷凝水能夠完全充滿導(dǎo)壓管和差壓變送器的測量室，系統(tǒng)在投運前必須要進行排汽操作。排汽操作的要點是用蒸汽將導(dǎo)壓管中的空氣徹底吹掃干凈。這樣的操作是由排污閥來完成的。因此，測量蒸汽流量的彎管流量計系統(tǒng)必須配置排污閥。對于被測介質(zhì)是高溫、高壓的過熱蒸汽時，排污閥最好采用雙閥結(jié)構(gòu)（將兩個排污閥重疊安裝使用），保證不發(fā)生排污閥泄漏，以免影響系統(tǒng)的正常運行。

      品質(zhì)不太高的飽和蒸汽其溫度測量保護套管可以用普通的直管型不銹鋼保護套管，高溫高壓的過熱蒸汽溫度測量保護套管必須采用耐高溫、高壓的錐形保護套管。

      測量蒸汽的“C”型90°彎管傳感器要盡可能采用水平安裝方式，或者選擇“V”型彎管傳感器，以保證正負(fù)取壓孔處于同一水平的位置上。盡量避免由于取壓孔高度不一致而必須采用差壓變送器正負(fù)遷移的工作模式。

       為了保證導(dǎo)壓管中冷凝液液位的穩(wěn)定，測量蒸汽的彎管傳感器必須配置盤式冷凝器。盤式冷凝器可以直接與取壓接管焊接使用。
根部閥安裝在盤式冷凝器下部出口管上，使它工作在溫度比較低的冷凝水介質(zhì)中，這樣可以改善根部閥的使用環(huán)境，大大增加它的使用壽命。

      到目前為止，我公司生產(chǎn)的彎管流量計已經(jīng)在全國100多個城市的200多個熱電廠和供熱系統(tǒng)中得到應(yīng)用。這些應(yīng)用的方式和場合可概括歸納為4種應(yīng)用方式。①熱電廠鍋爐給水和蒸汽生產(chǎn)的計量，用于鍋爐和汽機的生產(chǎn)管理（包括熱電廠工業(yè)蒸汽用戶網(wǎng)的計量管理）。②集中供熱鍋爐房的熱水鍋爐產(chǎn)熱量計量（包括對單臺鍋爐的產(chǎn)熱量計量和熱源出口總熱量的計量），以及在鍋爐自動控制系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)流量、熱量過程控制測量。③在數(shù)值化城市集中供熱系統(tǒng)建設(shè)中測量熱力站的流量、熱量。④對獨立集中熱用戶的熱量計量和收費管理。在這四種應(yīng)用方式中，彎管流量計用量最大和影響最突出的是在對熱力站的數(shù)值化管理和控制中的應(yīng)用。

      廣州紫坭熱電有限公司現(xiàn)有三臺65T/H中溫中壓煤粉鍋爐（3×12MW機組），是熱電聯(lián)產(chǎn)的主體設(shè)備，為地域內(nèi)各工業(yè)企業(yè)提供蒸汽，13萬噸蒸汽/年；向系統(tǒng)電網(wǎng)輸送電力（110kV），供電約2億千瓦時/年。公司被列入廣東省第一批33家應(yīng)依法清潔生產(chǎn)審核的企業(yè)之一。公司在2003年投入405萬元對鍋爐煙氣脫硫除塵達(dá)標(biāo)治理，并已達(dá)到80%脫硫效率的良好效果，但是，供電能耗仍達(dá)到586克/千瓦時，與同類行業(yè)相比差距較大。為全面貫徹落實《清潔生產(chǎn)促進法》（2003年1月1日起實施），達(dá)到“節(jié)能、降耗、減污、增效”清潔生產(chǎn)目的，從2003年2月起，我們對汽輪機發(fā)電原蒸汽汽耗率偏高的根源，進行了詳細(xì)分析和論證，認(rèn)為現(xiàn)有生產(chǎn)流程中兩個孔板流量計的阻力損失是使蒸汽汽耗率偏高的主要原因。遂決定采用“彎管流量計”代替現(xiàn)用的“孔板流量計”。原有生產(chǎn)工藝如圖1。

      鍋爐主蒸汽（3.82MPa、450℃）計量原采用孔板流量計。經(jīng)測定，蒸汽流過孔板流量計造成壓力損失約0.05MPa，蒸汽由鍋爐進入汽輪機需經(jīng)過兩個孔板流量計，在孔板流量計上造成的壓力損失約0.1MPa，加上蒸汽管道及閥門造成的壓力損失，使鍋爐過熱器集汽聯(lián)箱出口至汽輪機進汽口之間管道損失達(dá)到0.4MPa。即使鍋爐壓紅線運行（3.82MPa）、汽輪機進汽壓力只能達(dá)3.4MPa(設(shè)計進汽壓力為3.47MPa)，致使發(fā)電汽耗上升，發(fā)電煤耗上升。

      據(jù)測算，減少蒸汽管道上的壓力損失0.1Mpa，在鍋爐工況不變的情況下提高汽輪機進汽壓力0.1MPa，使汽輪機進汽壓力提升至3.5MPa，根據(jù)12MKW汽輪機負(fù)荷特性曲線，滿負(fù)荷的情況下進汽壓力由3.4MPa提升至3.5MPa，負(fù)荷增加200kWh，發(fā)電汽耗下降0.1kg/kWh。從而達(dá)到節(jié)能降耗目的。

      現(xiàn)有三臺65噸/時鍋爐，每臺鍋爐主蒸汽管道原安裝兩個孔板流量計，共六臺。在原址利用蒸汽管道上現(xiàn)有的彎頭位置安裝彎管流量計，共六臺，代替原有孔板式流量計。改進工藝見圖2。

      從2005年3月投入調(diào)試的實測數(shù)據(jù)復(fù)算表明，節(jié)約原煤4200噸/年，減少生產(chǎn)成本達(dá)到210萬元，投資回收期僅3個月，同時減少二氧化碳排放量達(dá)到54噸/年，減少二氧化硫排放量21.5噸/年。由此可見孔板流量計的壓力損失不可小視，由此帶來的能源消耗很大，應(yīng)引起企業(yè)的高度重視。

      無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司在2004年的三期工程項目中，在220T/H級循環(huán)流化床鍋爐主汽管道上大膽嘗試，取消了其中一臺爐的長頸噴嘴這一常規(guī)節(jié)流裝置，改用彎管流量計（主汽壓力9.9MPa 、主汽溫度545 ℃，管徑325*25。見右圖3）。幾年來運行穩(wěn)定、精度高，常年免維護。由于沒有壓力損失，與另一臺爐（仍用噴嘴流量計，前后壓降達(dá)52.7KPa）相比，相同蒸汽流量時每年多發(fā)很多電，而且發(fā)電后對外供熱抽氣流量明顯高于對方。節(jié)能計算如下：
汽輪機組的功率
                    （1）
      其中，D     汽輪機組蒸汽流量；                     h1： 進汽機蒸汽焓值
h2：  汽機出口蒸汽(抽汽)焓值              ηi：汽輪機相對內(nèi)效率（約為82%）；
               ηm：  汽輪機機械效率（約為98%）； ηg：  發(fā)電機效率（約為98%）；

      注：汽機總效率包括鍋爐效率（約94%）、管道效率（97%）、汽輪機相對內(nèi)效率（82%）、汽輪機機械效率（98%）、發(fā)電機效率（98%）、朗肯循環(huán)熱效率（40－45%），以上效率的乘積才為總效率。此處僅涉及3個效率。

      電廠為了監(jiān)測和計量需要，通常在鍋爐出口和汽輪機入口的管道上加裝節(jié)流孔板，造成初壓P1降低；在汽輪機外供蒸汽總管加裝節(jié)流孔板，造成供熱總出口蒸汽壓力P2的升高，這兩個參數(shù)的變化均會造成汽輪機功率的降低，下面分別加以說明：

      蒸汽流經(jīng)鍋爐出口和汽輪機入口的節(jié)流孔板是一個絕熱節(jié)流過程，蒸汽焓值不變。汽輪機功率的變化可以用莫里爾焓熵圖進行計算（如圖1，h為焓值，s為熵）。已知節(jié)流前的狀態(tài)P1、t1及節(jié)流后的壓力P1’，根據(jù)節(jié)流前后焓值相等的特點，可在h-s圖上確定節(jié)流后的各狀態(tài)參數(shù)。如圖1所示，點1的參數(shù)是P1、t1及h1，在圖1上過點1按定焓畫水平線與P1’相交得1'，即可得節(jié)流后的參數(shù)。汽輪機的做功為可逆絕熱膨脹過程（即等熵過程），水蒸汽在節(jié)流前由點1經(jīng)可逆絕熱膨脹至抽汽壓力P2時，可利用的焓降為h1-h2，而經(jīng)節(jié)流后的水蒸汽，同樣經(jīng)可逆絕熱膨脹至壓力P2時，可利用的焓降為h1’-h2’,顯然h1-h2 > h1’-h2’，節(jié)流以后蒸汽可作出功減少。

      對于本例，已知鍋爐出口噴嘴壓力損失52.7KPa，使汽輪機初壓降低0.0527MPa；常用流量220t/h。
      ① 無節(jié)流件時汽輪機初參數(shù)P1＝9.9MPa，T1＝545℃，由工程熱力學(xué)計算得h1＝3486.58655KJ/Kg，s1=6.73838；
      ② 加節(jié)流后初參數(shù)P1’ ＝9.9-0.0527=9.8473MPa，由圖1知h1’= h1＝3486.58655KJ/Kg，s1’=6.740779；
      ③ 節(jié)流前供熱抽汽壓力P2＝0.8MPa， s2=s1，  則h2 ＝2820.17KJ/Kg；
      ④ 節(jié)流后抽汽參數(shù)P2’=P2＝0.8MPa，s2’=s1’， h2’＝2821.30KJ/Kg；
      由公式（1），計算出汽輪機功率下降值Px為

      即鍋爐出口一套節(jié)流裝置每小時使汽輪機少發(fā)電54.4度，按每度電0.4元計算，為21.8元/小時。每小時節(jié)能的費用似乎很小，但滴水成淵，全年330天運行少發(fā)電合人民幣21.8＊24*330＝172656元。如用彎管流量計取代噴嘴，則將浪費的能源完全節(jié)省下來。因此，彎管流量計使用幾個月節(jié)能的錢就將整套流量計設(shè)備改造投資全部收回！每個電廠節(jié)流裝置上百套，如果全面更換為無壓力損失的彎管流量計，節(jié)能效果是非常顯著的。

      外網(wǎng)總管道供汽壓力是隨外網(wǎng)末端壓力波動的，本公司末端蒸汽用戶要求壓力0.55MPa。為滿足需要，如果管道輸送過程中壓力損失較大，只有抬高出口壓力來彌補。反之，去掉不必要的節(jié)流損失，出口壓力低一些即可滿足末端要求。

      由圖5可以看到，水蒸汽在由初參數(shù)點1經(jīng)可逆絕熱膨脹至抽汽壓力P2時，可利用的焓降為h1-h2，而可逆絕熱膨脹至抽汽壓力P2’時，可利用的焓降為h1-h2’，顯然h1-h2 > h1-h2’，抽汽壓力升高時蒸汽可作出功減少。因此，抽汽孔板換成彎管可使抽汽壓力降低，既滿足供熱要求又增加發(fā)電量，此處不再計算。

      綜上所述，無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司采用彎管流量計改造鍋爐主蒸汽、汽機出口以及廠內(nèi)供熱管網(wǎng)的孔板節(jié)流裝置，減少壓降、降低成本、控制能耗、擴大供熱半徑，取得了顯著成效。實際運行的節(jié)能數(shù)據(jù)與計算值基本相符。各熱電企業(yè)可根據(jù)自己的工藝參數(shù)進行節(jié)能潛力測算。

      以無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司為例，它是一家以供熱為主的中泰合資企業(yè)。公司現(xiàn)有供熱管網(wǎng)190公里左右，1999年前整個熱網(wǎng)每個分支均采用孔板流量計計量蒸汽流量。由于供熱半徑較大（一些大的熱用戶都在5公里以外），而孔板屬于高差壓流量計，壓損相當(dāng)大。不但降低了蒸汽品質(zhì)，影響運行效率，而且嚴(yán)重制約了遠(yuǎn)方熱用戶的發(fā)展。

      1999年，無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司熱網(wǎng)南北兩大分支中，南表首先采用彎管流量計。為檢驗彎管流量計測量精度，孔板暫時沒有拆，還特意更換一臺新的節(jié)流件，與彎管流量計進行測試比對。二臺表的數(shù)據(jù)均輸入同一計算機，繪制瞬時流量曲線。公司通過計量曲線檢驗任意時刻二臺表的一致性。經(jīng)過多次抽樣對比，彎管流量計的精度完全滿足當(dāng)前生產(chǎn)需要。而且在低流量的情況下，比孔板流量計具有更穩(wěn)定的特點。于是該公司把出廠總管的三塊表都換成了彎管流量計。

      原外網(wǎng)總管孔板流量計不可恢復(fù)的壓損較大，采用彎管流量計后（孔板拆下）管網(wǎng)壓降減少很多，再配合管道擴徑等措施，供熱半徑達(dá)到了15公里。以2000年度統(tǒng)計資料來看，當(dāng)年管損為5.1%，而1999年度管損為10.4%，同比供熱損失降低5.3個百分點。拓展了蒸汽用戶，同時取得可觀的經(jīng)濟效益。

      通過裝在鍋爐出口的彎管流量計（鍋爐的供回水溫差），可方便的顯示鍋爐的產(chǎn)熱量或功率。包括對單臺鍋爐的產(chǎn)熱量計量和熱源出口總熱量的計量，以及在鍋爐自動控制系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)流量、熱量過程控制測量。有了鍋爐熱量或功率的參數(shù)值，才能方便而又量化的實現(xiàn)鍋爐的變負(fù)荷運行和在對應(yīng)負(fù)荷下的優(yōu)化燃燒，才能達(dá)到鍋爐的經(jīng)濟運行，才能實現(xiàn)節(jié)能降耗，才能談到科學(xué)化管理。一些供熱的鍋爐，尤其是小型鍋爐，由于以往計量設(shè)備的不可靠和對計量工作的不重視，而沒有加裝任何計量設(shè)備，全憑鍋爐運行人員的經(jīng)驗行事，結(jié)果是浪費嚴(yán)重，而且還渾然不知。安裝現(xiàn)場如圖6所示。

      近年來，我公司在供熱管理理論和技術(shù)方面更有新的創(chuàng)新和發(fā)展。經(jīng)過自1997年至今10年間先后實施的數(shù)十個城市集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究，推出了“LZK—2000集中供熱節(jié)能監(jiān)控管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)突出了“熱量”管理的思想，應(yīng)用了“基于線性系統(tǒng)理論的熱網(wǎng)周期熱量平衡方法”，擁有豐富而又實用的預(yù)報規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集、分析與控制、經(jīng)濟分析、故障診斷、地理信息等管理功能。它為三北地區(qū)成千上萬的供熱企業(yè)提供了解決供熱難題的強有力的技術(shù)平臺，使供熱管理的科學(xué)化水平有了質(zhì)的飛躍，應(yīng)用該技術(shù)的40多家供熱企業(yè)均取得了前所未有的良好經(jīng)濟效益和社會效益。

      該技術(shù)的前提是熱力站的數(shù)值化管理尤其是熱量的計量，熱量計量就要用彎管流量計。如果沿用以往的二次網(wǎng)回水溫度的管理方法則是粗放式的、不科學(xué)的，例如某熱力公司的其中一個換熱站的二次網(wǎng)回水溫度是34℃，比其它熱力站低6℃，而用戶的室內(nèi)溫度已達(dá)26℃，原因是這個熱力站的用戶是地暖采暖。按溫度管理的方式，還要繼續(xù)給這個熱力站增加熱量，以提高二次網(wǎng)的回水溫度。僅舉一例，可見一斑。

      圖7表明對于熱力站中除了對每一個供熱機組的一次網(wǎng)要安裝彎管流量計測量流量、熱量外，還要對二次網(wǎng)各分支的流量、熱量進行測量，以便于在熱網(wǎng)監(jiān)控中心不僅能夠?qū)σ淮尉W(wǎng)的熱力平衡情況進行監(jiān)控，而且也可以對各熱力站的二次網(wǎng)各分支的平衡給出數(shù)值化的調(diào)節(jié)管理。二次網(wǎng)的平衡在供熱運行管理中往往是熱網(wǎng)平衡管理的關(guān)鍵問題！熱網(wǎng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)包涵對二次網(wǎng)的平衡管理實際上強化了它的實用性，對于這一點在許多計算機監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中經(jīng)常被忽略。

圖8為彎管流量計在熱力站現(xiàn)場安裝的幾種形式。

      小流量計量是所有流量計共同的難題。但是在工業(yè)現(xiàn)場由于設(shè)計、工藝等環(huán)節(jié)的問題，小流量計量的出現(xiàn)又是會經(jīng)常發(fā)生的。
彎管流量計在低于流量測量下限的小流量工作時會發(fā)生：1、測量精度低，2、流量時有時無（小信號切除大和差壓變送器零點偏低），3、管道閥門關(guān)閉后會依然有流量顯示（小信號切除小和差壓變送器零點偏高）等現(xiàn)象發(fā)生。

      究其原因是由于彎管傳感器管徑選擇階段對小流量運行工況估計不足而選擇流量計管徑偏大造成的。在新建工程中由于考慮擴容（如供熱的熱水和蒸汽管道）和在壓損要求很嚴(yán)的場合（如鋼鐵廠的煤氣管道），往往選擇大的管道管徑，流體流速低，而彎管傳感器的管徑按照管道的相同管徑選擇，這樣就造成了流速低于彎管流量計允許使用的下限流速（通常液體0.3米/秒和氣體7米/秒）。

      方法一：局部縮頸。根據(jù)流體介質(zhì)類別、最小流量、工作溫度、工作壓力和彎管流量計最小流速要求，確定彎管傳感器管徑。如果確定的傳感器管徑顯著小于工藝管道的管徑，則應(yīng)局部縮徑處理，如圖9所示。

      例如：某公司現(xiàn)場，測量介質(zhì)為蒸汽，原管道管徑DN600，工藝最小流速2.71m/s；局部縮頸后彎管傳感器管徑DN350，最小流速7.95m/s，縮徑處理后既可以滿足彎管流量計測量要求，同時經(jīng)計算也滿足工藝壓損要求。

      方法二：雙套差壓配置。有些工藝管道的實際需求是，流量大小變化頻繁，且沒有固定的規(guī)律。最大流量和最小流量的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10（最大流量時，壓損大，但工藝允許）。一般在供熱行業(yè)不會出現(xiàn)，在此不做詳述。

      方法三：雙套傳感器配置。最大流量和最小流量的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10，但大流量和小流量分時段運行，有固定的規(guī)律。（如果采用既照顧大流量又照顧小流量的折衷方案不是最優(yōu)方案）。例如：某企業(yè)是熱電廠的熱用戶，蒸汽管道夏季時只滿足生產(chǎn)需要，冬季時既滿足生產(chǎn)需要，同時還要滿足供暖需要。這種情況下可以采用雙彎管傳感器技術(shù)（如圖3所示），大流量測量時，打開3、5，關(guān)斷4、6，相應(yīng)的在二次表中設(shè)定彎管傳感器管徑為大口徑值，此時大口徑彎管傳感器投入計量使用。小流量測量時，操作相反。在經(jīng)濟允許的情況下，可以配置兩臺差壓變送器，同時進入二次表中，減少二次表參數(shù)的更改和彎管傳感器一次閥的開和關(guān)等操作；再進一步，如果管道閥門為電動閥，二次表控制，系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動計量。

      盤式冷凝器是我公司的一項專利技術(shù)，它在蒸汽測量中是非常實用的。遇到現(xiàn)場彎管傳感器垂直向下轉(zhuǎn)水平安裝時，現(xiàn)場技術(shù)人員把兩側(cè)的盤式冷凝器人為的安裝到同一高度，如圖12所示，正壓側(cè)盤式冷凝器抬高至與負(fù)壓側(cè)的平行，認(rèn)為這樣安裝即可消除取壓體不同高度造成的附加壓差，從而省去了差壓遷移的工作。結(jié)果是好心辦了錯事。這樣安裝測量的流量要比實際值小，小流量時儀表甚至不顯示流量。

      原因分析：盤式冷凝器的主要作用是使導(dǎo)壓管中的水位始終維持在一個固定的高度，無論蒸汽的壓力溫度如何變化，保持水位高度不變，為差壓測量創(chuàng)造一個穩(wěn)定的條件。盤式冷凝器的正常工作狀態(tài)為：在其入口水平導(dǎo)壓管內(nèi)部應(yīng)為飽和蒸汽，壓力與管道中的壓力相同，溫度通常應(yīng)在100℃以上，壓力越高溫度越高；而在盤式冷凝器的出口前應(yīng)為較高溫度的水，一般在30至50℃左右。盤式冷凝器的抬高勢必造成取壓體和盤式冷凝器之間安裝一段較長的的導(dǎo)壓管，且傾斜向上抬高，散熱量極大，造成在傾斜部位就形成飽和狀態(tài)，從而在傾斜導(dǎo)壓管內(nèi)的上部是水，下部是蒸汽，且分界點隨管道中蒸汽的壓力溫度變化而變化，并且該水位在傾斜導(dǎo)壓管中不穩(wěn)定，盤式冷凝器沒有起到應(yīng)有的平衡液位作用，出現(xiàn)上述現(xiàn)象是必然的。

      正確安裝方式見圖11所示，檢測出高差造成的附加壓差，在差壓變送器或二次表中遷移，即可消除影響，保證正常計量。

      在測量含氣量高的水流量時，按圖13方式安裝，現(xiàn)象是：正壓側(cè)排污時出現(xiàn)大量氣泡，排污后流量顯示正常，過一段時間后，流量顯示值緩慢下降，有時甚至顯示零流量，再次排污又恢復(fù)正常，如此反復(fù)。

      原因是：在管道的最上方積聚了大量的氣體，流體的流動造成氣體進入正壓側(cè)取壓體和導(dǎo)壓管中，使得流量下降，小流量時不顯示流量。

      測量水或蒸汽，安裝在室外，管道較高，差壓變送器的保溫箱安裝在地面上，導(dǎo)壓管采用自恒溫伴熱電纜和保溫層防凍。出現(xiàn)的問題：不使用伴熱電纜時，流量顯示正常，啟動伴熱電纜，流量變化，小流量時變化極大。原因分析：正負(fù)壓側(cè)的導(dǎo)壓管分別伴熱保溫，保溫效果不一致，造成導(dǎo)壓管內(nèi)水的溫度和密度不等，系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的附加壓差，例如，管道距差壓變送器高度h＝4米，正壓側(cè)水溫度為50℃，對應(yīng)密度ρ50＝988.5kg/m3，負(fù)壓側(cè)水溫度為30℃，對應(yīng)密度ρ30＝996.2kg/m3，則產(chǎn)生的附加壓差為△P=（ρ30－ρ50）×h×g=(996.2－988.8) ×4×9.8＝290Pa，對于小流量計量，該誤差影響是非常大的。

      正確的做法是將正負(fù)壓側(cè)取壓體后的導(dǎo)壓管以最短的距離合并在一起，再向下引至差壓變送器，導(dǎo)壓管外先做一薄層保溫，然后再鋪設(shè)伴熱電纜，最后共同保溫，盡量做到兩個導(dǎo)壓管的溫度相同，問題即可解決。

      在供熱系統(tǒng)中的首站和熱力站的二次網(wǎng)經(jīng)常涉及到供水和回水流量的測量，目的是為了考察失水量和更精確的計量熱量。如果流量點選擇在供水和回水管道上，利用供水減去回水間接獲得補水量，在失水量小或斷續(xù)補水的情況下，有時甚至出現(xiàn)回水流量大于供水流量的現(xiàn)象。如果失水量在2%左右，那么應(yīng)用1%準(zhǔn)確度等級的流量計通過供水減去回水間接獲得補水量就很困難。對于這種情況失水量的多少應(yīng)通過單獨測量補水量確定。

      A、關(guān)死主管道閥門，調(diào)節(jié)差壓變送器靜態(tài)零點至4mA輸出，關(guān)閉三閥組平衡閥，打開兩側(cè)閥，差壓變送器輸出5.2mA，約為225Pa，這個數(shù)值應(yīng)為正負(fù)壓側(cè)盤式冷凝器高度差造成的壓差；但經(jīng)測量該高度差為190mm，計算理論壓差為1860Pa，相差太大，為什么？

      B、在上述狀態(tài)下，將差壓變送器的5.2 mA輸出調(diào)為4mA，即認(rèn)為差壓動態(tài)遷移完成，可是當(dāng)主管道閥門略開啟，流量迅速增長至24噸/小時，而此時工藝用汽量約只有3噸/小時，為什么？

      A、根據(jù)管道中的蒸汽溫度198℃、壓力1.4MPa，判斷為濕飽和狀態(tài)，在主管道閥門關(guān)閉一段時間后，閥前管道（包括橫管道）可能積聚大量的198℃、1.4MPa的飽和水，在此情況下，正負(fù)壓側(cè)盤式冷凝器高度差應(yīng)產(chǎn)生差壓值為：“高溫水”和“常溫水”因密度的不同在盤冷高差之間產(chǎn)生的差壓：（998-866.7）×（0.707×250÷1000）×9.816＝227Pa，接近實測的225 Pa；由此可以認(rèn)為管道中積聚了大量的高溫水，并且至少淹沒過了正壓側(cè)取壓口的位置。

      B、差壓變送器動態(tài)零點是由5.2mA調(diào)為4mA，遷移量只有225Pa，這個動態(tài)遷移是虛假的；而由盤式冷凝器高度差190mm計算的差壓遷移量為1860 Pa，實際少遷移1860-225＝1635 Pa；當(dāng)主管道閥門打開時，管道中積聚的水流走，作用在差壓變送器上的附加壓力差即為+1635 Pa；而流量24噸/小時對應(yīng)的壓差為1666 Pa，即實際流動產(chǎn)生的壓差為1666-1635=31Pa，對應(yīng)的流量為3.27噸/小時，與實際用汽量基本相符。

      C、排污時，首先短時間噴出水，后變?yōu)檎羝�，這一現(xiàn)象似乎管道中均為蒸汽，但若為溫度198℃、壓力1.4MPa的飽和水，也會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，壓力突降，溫度變化很小，飽和水會變?yōu)轱柡驼羝�。所以第三個現(xiàn)象也是可以解釋的。

      解決方法：在管道閥的上方加裝疏水閥，減少管道中的積水量，再次進行差壓遷移，就不會出現(xiàn)上述問題。

      以上案例提醒我們，一臺流量計能夠正常的使用需要正確的安裝、使用和維護保養(yǎng)、是準(zhǔn)還是不準(zhǔn)，不一定就是流量計的問題，它僅是工藝鏈條上的一個點，是和前后的工藝緊密關(guān)聯(lián)的，因此我們希望在選擇彎管流量計時，應(yīng)盡可能提供詳實的工藝信息，以便我們把服務(wù)工作做得更到位。

      彎管流量計這個新產(chǎn)品在過去的二十年間得以生存和發(fā)展首先要感謝我國熱力界同志的信任和大力支持。特別是城鎮(zhèn)供熱協(xié)會的各位領(lǐng)導(dǎo)和專家給予的厚愛是自始至終的。這也是我們能堅持20年不間斷努力探索和發(fā)展的動力源泉。我們認(rèn)為我們有責(zé)任與供熱界同仁緊密配合，把城市集中供熱事業(yè)做的更好！特別是經(jīng)過近幾年我們和近10個熱力公司同志共同展開的以節(jié)能為目標(biāo)，強調(diào)運行管理實用性的計算機熱源—熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運行研究表明：我們能在幫助大家降低供熱成本，把供熱轉(zhuǎn)向良性發(fā)展的工作中，做出貢獻。能為實現(xiàn)建設(shè)部和協(xié)會提出的節(jié)能目標(biāo)做出貢獻，把那些良好的愿望轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實。

      [1]  Lizhi, Wangchi. On the Standardization of Elbow Flow Meters. Proceeding of ICFM’ 2004. Guilin China.
      [2]  李志等，彎管流量計的研究，計量學(xué)報，2003（3）。
      [3]  馬竹梧，彎管流量計的進展及其在工業(yè)中的應(yīng)用與前景，冶金自動化，2005（3）。
      [4]  李志等，基于線性系統(tǒng)理論的熱網(wǎng)平衡方法研究——用“周期供熱量”調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡，區(qū)域供熱，2005（3）。
      [5]  Spink.L.k Principles and Practice of flow meter engineering. The Foxboro Company,1958,17
      [6]  Murdock JM. Performance Characteristic of Elbow Flow Meters. Trans of ASME.1964, D86.
      [7]  李志，彎管流量計及其在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用
      [8]  高向升等，彎管流量計應(yīng)用技巧實例分析
      [9]  謝明均，無錫協(xié)聯(lián)熱電使用彎管流量計節(jié)能效益分析
      [10]  趙穎麟等，鍋爐主蒸汽采用彎管流量計取代孔板的節(jié)能效益分析
      [11]  高向升等,彎管流量計是蒸氣流量測量的最優(yōu)選擇

      面向我國城市集中供熱必將走向科學(xué)化發(fā)展的需要，1987年解魯生教授提出了研制熱力站“熱量”計量檢測的項目建議，并且同時提出了采用彎管流量計作為流量計量的設(shè)想。我們積極的響應(yīng)了這個建議并且和唐山熱力公司的同志們進行了聯(lián)合攻關(guān)，并且很快的在1991年完成了由河北省科委下達(dá)的熱力站“流量、熱量積算儀”研制項目。從那時起至今的20年，我們始終持續(xù)不懈的圍繞著這個課題進行了深入細(xì)致的研究。后續(xù)的研究的內(nèi)容主要分為兩個大的分支方向，第一個研究方向是彎管流量計的產(chǎn)品研究，其動力來源于這種流量計沒有附加的壓力和能源損失、對前后直管段的要求短，節(jié)省占地面積、多年使用性能穩(wěn)定、重復(fù)性好，還有它的結(jié)構(gòu)簡單、沒有易損件、抗臟污能力強、幾乎不需要維護的優(yōu)良性能。堅持這個研究方向我們又先后研制成功了“蒸汽用彎管流量計”和多種液體、氣體用彎管流量計。在這些研究工作過程中除了得到相關(guān)行業(yè)協(xié)會和廣大用戶給予的大力支持和配合外，唐山技術(shù)監(jiān)督局、河北省技術(shù)監(jiān)督局和國家計量院以及多個國家計量檢定部門都給予了積極配合和大力支持。2004年在12屆國際流量大會上（THE 12th INTERNATIONAL CONFERENCE ON FLOW MEASURMENT）我們發(fā)表的“彎管流量計標(biāo)準(zhǔn)化研究”論文（The Study of Standardization of Elbow Flow Meter）受到了國際計量界專家的高度重視和良好評價。Harris主席高興的說：“你們做的很棒！”目前彎管流量計已在我國的28個省（包括臺灣）的多個行業(yè)得到應(yīng)用，總用量約為10000臺。其中供熱行業(yè)有近200家的應(yīng)用，用量6000臺左右。這些流量計有的已經(jīng)使用十五年以上，可靠的支持了供熱企業(yè)的計量管理工作。

      我們的第二個研究和發(fā)展方向是在完成了熱力站熱量計量基本單元研究的基礎(chǔ)上逐漸升級展開的以節(jié)能降耗運行管理為目標(biāo)、以全熱量管理為特征的熱源自控和熱源—熱網(wǎng)統(tǒng)一計算機監(jiān)控管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用推廣工作。我們和數(shù)十家熱力公司的良好合作，有效的支持了這些兄弟熱力公司的科學(xué)化管理工作，為他們的管理升級和節(jié)能降耗工作做出了貢獻。我們在過去十年間研制和參與研制的數(shù)十套計算機監(jiān)控系統(tǒng)到目前為止無一失效的支持著那些系統(tǒng)的供熱運行。這些計算機監(jiān)控系統(tǒng)能夠可靠運行首先得益于成功地使用了彎管流量計。正是彎管流量計具有多年運行可靠和免維護等性能保證了它可以長期、連續(xù)、可靠的提供計量數(shù)據(jù)支持才實現(xiàn)了計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠運行，使得我們可以不斷的在那些計算機監(jiān)控系統(tǒng)上靈活自如的運行各種熱網(wǎng)管理的奇思妙想。

      我們承擔(dān)的“彎管流量計”項目作為重點國家級火炬計劃項目（編號Z2001007）已在全國許多行業(yè)得到推廣應(yīng)用，本文重點討論彎管流量計在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用。

      供熱行業(yè)的測量介質(zhì)多為：熱水、低溫低壓蒸汽、中溫中壓蒸汽。蒸汽又分過熱蒸汽和飽和蒸汽。在熱力站中，測量介質(zhì)多為熱水，它的特點主要是間隔運行、臟污、易結(jié)垢。這些特性對于其他流量計是致命的問題，而對于彎管流量計確是無關(guān)緊要的，這里不再詳細(xì)說明。對于蒸汽，特性比較復(fù)雜，在彎管流量計出現(xiàn)前，還沒有一種流量計可以很好的滿足蒸汽的計量要求。人們在孔板的基礎(chǔ)上也作了堅持不懈的改進，如偏心孔板、圓缺孔板、高級孔板閥、內(nèi)錐等，但都不盡如人意。彎管流量計它保留了差壓式流量計的優(yōu)點，克服了它的缺點，彎管流量計的出現(xiàn)使蒸汽的計量峰回路轉(zhuǎn)、柳暗花明。下面重點闡述蒸汽的計量特性。

      蒸汽可分為飽和蒸汽和過熱蒸汽。飽和蒸氣又可分為干飽和蒸氣和濕飽和蒸氣。在流量測量過程中，蒸氣的性質(zhì)有時會產(chǎn)生變易。也就是說，它們之間可能會相互轉(zhuǎn)換。這對蒸氣流量的準(zhǔn)確計量帶來一定的困難。

      準(zhǔn)確確定蒸氣的在線密度是確保蒸氣流量測量精度的最重要的條件之一。

      A.  飽和蒸氣的密度水經(jīng)過加熱蒸發(fā)變成蒸汽，這就是飽和蒸汽。飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著嚴(yán)格的一一對應(yīng)關(guān)系。飽和蒸汽的密度可以是其溫度或者是其壓力的單一函數(shù)。根據(jù)飽和蒸汽的溫度值或者是壓力值的大小，將其代入飽和蒸汽密度計算公式就可以計算出準(zhǔn)確的飽和蒸氣的密度值。

      對于含有一定水份的濕飽和蒸汽，其密度不僅與蒸汽的溫度（或壓力）有關(guān)，而且與蒸汽的濕度有關(guān)。對此彎管流量計的二次表增加了濕度設(shè)定功能，可以根據(jù)實測的蒸汽濕度對二次表進行設(shè)定補償，確保流量測量準(zhǔn)確。

      B.  過熱蒸氣的密度

      過熱蒸汽是將飽和蒸汽進行再加熱后獲得的一種具有特殊品質(zhì)的蒸氣。它打破了飽和蒸汽所固有的溫度與壓力嚴(yán)格一一對應(yīng)的關(guān)系。也就是說，在固定的蒸汽壓力條件下，凡是溫度超過對應(yīng)壓力條件下飽和溫度的蒸汽都被稱為過熱蒸汽。由于過熱蒸汽具有過熱度，因此在輸送和流量測量過程中一般不容易發(fā)生性質(zhì)變異（不容易產(chǎn)生冷凝水析出），在流量測量過程中可以將過熱蒸汽作為單一介質(zhì)看待。

      過熱蒸汽的密度是其溫度和壓力的綜合函數(shù)，密度值可以根據(jù)過熱蒸汽的溫度值和壓力值通過過熱蒸汽密度計算公式準(zhǔn)確計算獲得。采用在線溫度、壓力密度補償?shù)姆椒�可以獲得準(zhǔn)確的過熱蒸汽密度，可以保證在過熱蒸汽流量測量過程中不會因為密度的問題帶來額外的測量誤差。

      管道中蒸汽的實際流速一般都比較大。在正常條件下，蒸氣在管道中的經(jīng)濟流速在40～70m/s之間。有時蒸氣的流速高達(dá)100m/s以上也不鮮見。高速的蒸汽對于流量測量元件的影響主要表現(xiàn)為：磨損和沖擊。

      彎管傳感器流道通暢，不容易產(chǎn)生磨損；彎管傳感器對于微量磨損不敏感；另外，彎管傳感器中不存在節(jié)流件和插入件，因此，對于管道中可能存在的沖擊（水錘現(xiàn)象）影響不大。

      彎管流量計的以上特點與孔板流量計有較大的區(qū)別。孔板對磨損特別敏感（入口銳角）；孔板由于是節(jié)流件，對于管道中可能產(chǎn)生的水錘沖擊影響巨大。很多實際使用的蒸氣孔板，往往都會或多或少地產(chǎn)生變形（成為碗形）就是由于管道中水錘沖擊造成的。所有這些都會直接影響孔板流量計的測量精度。

      在采用彎管流量計測量蒸氣流量的系統(tǒng)中，由于蒸氣的流速相當(dāng)高，使彎管傳感器能夠產(chǎn)生足夠大的差壓信號值。這對于差壓變送器的選擇十分有利，對于提高彎管流量計的測量精度十分有利。

      高溫、高壓的蒸氣在流量測量過程中對于測量裝置的要求是非常高的。主要表現(xiàn)在：傳感器材質(zhì)的選擇；安裝的可靠性和安全性；防止發(fā)生跑冒滴漏；防止高溫蒸氣對于測量元件的影響和損壞等等。

      彎管傳感器具有各種材質(zhì)的品種可供選擇。在高溫、高壓的蒸氣管道上安裝使用的彎管傳感器完全可以選用與工藝管道相同材質(zhì)的彎管（傳感器）。這樣的選擇就很好地解決了傳感器的材質(zhì)問題。

      彎管傳感器具有良好的耐磨性能，可以長周期、高精度、高穩(wěn)定地工作。因此，彎管傳感器可以采用直接焊接的方式進行安裝。具體的方法就是將彎管傳感器直接和工藝管道焊接在一起。這樣的安裝方法完全可以解決蒸氣流量測量過程中可能出現(xiàn)的跑冒滴漏的問題。

      孔板流量計為了解決跑冒滴漏的問題，在市場上曾經(jīng)出現(xiàn)過一種焊接式孔板。但是，由于孔板不具備耐磨的特性，它的檢修周期最長只有一年。焊接式孔板它是以損失測量精度為代價來解決蒸氣流量測量中的跑冒滴漏問題的，這當(dāng)然不是一個好辦法。因此，焊接式孔板最終不能夠被人們廣泛接受。

      彎管流量計屬于差壓式流量測量裝置，它是通過差壓變送器將差壓信號轉(zhuǎn)換成為電信號進行流量測量的。而差壓變送器又是通過導(dǎo)壓管與彎管傳感器連接的。由于導(dǎo)壓管的存在，高溫、高壓蒸汽并不直接與信號轉(zhuǎn)換器（在這里就是差壓變送器）直接接觸。因此，不存在轉(zhuǎn)換器受高溫、高壓蒸汽影響的問題。

      這一點與渦街流量計不同。渦街流量計的旋渦檢測元件是直接與蒸汽接觸的，因此，它的耐溫性能就受到限制。

      蒸汽是由水加熱蒸發(fā)生成的。對于差壓式流量測量裝置而言，差壓式傳感器（包括：孔板、彎管傳感器、均速管、威力巴測量管等等）必須通過導(dǎo)壓管與差壓變送器連接，將傳感器產(chǎn)生的差壓信號送入差壓變送器進行信號轉(zhuǎn)換。那么處于導(dǎo)壓管中的蒸汽會因為與環(huán)境換熱而冷凝成為冷凝水。

      在蒸汽流量測量過程中，如何妥善解決由于冷凝水的生成而帶來的一系列問題。這是需要我們特別的注意問題。

      保證兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面處于同一高度是保證蒸氣流量測量裝置準(zhǔn)確測量的前提條件。如果兩根導(dǎo)壓管中的冷凝液液面高度不相等，那么，冷凝液液柱的高度差會使差壓變送器接受一個附加的差壓值，這個差壓值將使蒸氣流量測量的精度大受影響。

      傳統(tǒng)的流量測量裝置（如：孔板流量計、噴嘴流量計等等）在測量蒸汽流量時都配有冷凝罐作為保證冷凝液液位平衡和穩(wěn)定的器件。

      冷凝罐有兩個接口，處于下面的一個接口是通過導(dǎo)壓管與差壓變送器連接的；處于側(cè)面的另一個接口則與流量傳感器的取壓孔連接。由于差壓變送器在工作中處于封閉狀態(tài)，冷凝罐實際上只有一個與流量傳感器連接的通孔，我們習(xí)慣稱只有一個通孔的容室為盲室。冷凝罐就是一個盲室，它只有一個與流量傳感器聯(lián)通的通道。

      冷凝罐的理想工作狀態(tài)應(yīng)該是這樣的。蒸汽在冷凝罐中因為與環(huán)境換熱而不斷冷卻，如果蒸汽冷卻后的溫度低于該蒸汽壓力下的飽和溫度時，就會有一部分蒸汽冷凝成水析出。于是，冷凝罐中的冷凝水液位不斷抬高，一直達(dá)到與傳感器連接的水平接口處。繼續(xù)冷凝的冷凝水應(yīng)該通過與傳感器連接的水平導(dǎo)壓管返回流量傳感器（蒸汽管道），冷凝罐中的冷凝水液位保持穩(wěn)定不變。如果正負(fù)兩側(cè)的冷凝罐側(cè)面的連接孔處于同一水平狀態(tài)，則兩個冷凝罐中的冷凝水液位高度就相等。這就是冷凝罐保證冷凝液液位平衡的基本構(gòu)想。

      在運行過程中，冷凝罐中冷凝水與蒸汽相接觸部分的蒸汽和冷凝水都處于飽和狀態(tài)。由于管道中蒸汽壓力的突然變化會引起冷凝罐中部分飽和蒸汽突然冷凝（蒸汽壓力增加）或者是部分飽和水突然閃發(fā)（蒸汽壓力降低）。為了使突然冷凝或者閃發(fā)造成的冷凝水液位變化盡可能小，增加冷凝罐的截面積是一個可取的方法。常見的冷凝罐截面積相對于導(dǎo)壓管來說要大得很多，這有利于維持冷凝水液位的相對穩(wěn)定。這是冷凝罐的另一個重要的作用。

      如果被測蒸汽為飽和蒸汽或者是過熱度相對很低的過熱蒸汽。冷凝罐中的蒸汽與環(huán)境換熱后就會有較多的冷凝水產(chǎn)生。為了維持冷凝罐中冷凝水液位的穩(wěn)定，多余的冷凝水必須要流回蒸汽管道。冷凝罐中多余的冷凝水通過導(dǎo)壓管流回蒸汽管道的條件是：這段導(dǎo)壓管必須處于水平狀態(tài)或者有一點點傾斜度，該傾斜度使冷凝水容易流回蒸氣管道。

      實際情況是:在這段水平導(dǎo)壓管上通常安裝有一個根部閥。而根部閥一般都選擇耐壓性能比較好的針型閥。針型閥的流通通徑特別小，且流通通道還存在彎曲，冷凝水在這里自由流動是極其困難的。

      另外，冷凝罐中多余冷凝水流回管道的動力非常小，它是依靠冷凝罐中存在的一點點液柱高度來完成的。由于導(dǎo)壓管的內(nèi)徑一般只有d =10mm左右，冷凝水流動的差壓動力最大不可能超過10mm水柱。同時，冷凝水又有相當(dāng)大的表面張力，冷凝水的流動并不順暢，極易使水平導(dǎo)壓管內(nèi)形成滿管水柱，阻塞冷凝水流動。一旦流道中存在水柱阻塞了液體的自由流動，那么就會出現(xiàn)以下的情況。

      因為冷凝罐是節(jié)流盲室，節(jié)流盲室只有一個通道，它既是冷凝水的流通通道，又是冷凝罐蒸汽空腔與流量傳感器之間蒸氣壓力平衡的通道。在導(dǎo)壓管形成水柱阻塞冷凝水流動時，同時也阻塞了蒸汽流通的通道，此時冷凝罐中的蒸汽如果繼續(xù)冷凝成冷凝水，冷凝罐中原有的蒸氣空間的壓力就會因為蒸汽的冷凝而下降，它會進一步限制多余的冷凝水流向流量傳感器。相反，它會使冷凝液流入冷凝罐。蒸汽管道中的蒸汽不能夠補充進入冷凝罐。最終冷凝水會充滿整個冷凝罐的蒸汽空腔。

      冷凝罐處于注滿冷凝水的工作狀態(tài)雖然不會造成冷凝水液位的不平衡和不穩(wěn)定。但是，冷凝罐的作用在這里并沒能體現(xiàn)。嚴(yán)格地說，此時有無冷凝罐似乎并不重要。

      如果被測蒸汽是過熱度相當(dāng)高的過熱蒸汽，情況就是另一個樣子了。此時，冷凝罐通過導(dǎo)壓管的傳熱處于很高的溫度狀態(tài)下，冷凝罐的實際溫度超過了蒸汽工作壓力下的飽和溫度值，不足以使冷凝罐中的蒸汽冷凝成為冷凝水。蒸汽在冷凝罐中不能夠冷凝或者是冷凝量不足。此時冷凝水的液位可能處于冷凝罐下部某一個位置上，甚至是處于冷凝罐下面導(dǎo)壓管中的某一個位置上。這時冷凝水液位的高度是隨機的，是不確定的。在這樣的工作狀態(tài)下，冷凝罐不能很好地體現(xiàn)其平衡和穩(wěn)定冷凝水液位的功能。安裝冷凝罐的理由也就變得不充分了。

      冷凝罐中冷凝水液位的不確定性必然會造成蒸氣流量測量的附加誤差。但是，孔板流量計在這樣的條件下工作已經(jīng)有許多年了，人們從來沒有對冷凝罐是否有效工作產(chǎn)生過懷疑。人們并沒有發(fā)覺由于冷凝罐工作狀態(tài)的不理想會造成流量測量值的過度偏差，這是為什么呢？

      第一，由于孔板流量計兩個取壓孔處于基本相同的位置上，兩個冷凝罐處于同樣的環(huán)境條件下工作，在很多情況下，兩個冷凝罐甚至是焊接在一起工作的。不管被測的蒸汽是飽和蒸汽還是過熱度很高的過熱蒸汽，也不管冷凝罐被冷凝水充滿，還是冷凝罐中根本就沒有冷凝水。其正負(fù)壓側(cè)的冷凝水真實液位的高度都相差不多。這是由于兩個冷凝罐以及兩根導(dǎo)壓管工作環(huán)境幾乎相同所造成的結(jié)果。于是，不會產(chǎn)生過大的液位偏差。

      第二，由于孔板流量計在正常工作條件下產(chǎn)生的差壓值很高。與真實冷凝水液位的微小差別比較，人們甚至沒有發(fā)現(xiàn)冷凝罐工作狀態(tài)不正常這個客觀現(xiàn)實。這就是傳統(tǒng)的冷凝罐真實工作狀態(tài)的分析。

      彎管流量計在測量蒸汽流量時是絕對不能應(yīng)用冷凝罐模式的。如果使用這種模式進行蒸氣流量測量，其測量偏差值將是一個完全不能接受的巨大差值。分析原因如下。

      首先，我們?nèi)匀灰獜娬{(diào)，冷凝罐在實際工作中是不能夠起到穩(wěn)定冷凝液液位和平衡冷凝液液位的作用的。

      其次，彎管傳感器的兩個取壓孔不同于孔板的兩個取壓孔，它們是處于彎管傳感器內(nèi)外兩側(cè)。也就是說，它們是處于完全不同的換熱環(huán)境和條件下工作的。如果采用冷凝罐模式，那么在測量蒸汽流量時是完全不能保證兩側(cè)冷凝水液位的平衡和穩(wěn)定的。實際使用也證實了這個問題的嚴(yán)重性，在彎管流量計測量蒸氣流量的系統(tǒng)中如果是用冷凝罐模式所造成的附加測量偏差是完全不能被接受的。

我們假設(shè)與彎管傳感器連接的導(dǎo)壓管具有一段相當(dāng)長的水平管段，用來代替冷凝罐的工作，達(dá)到保持冷凝水液面的穩(wěn)定和平衡。所謂相當(dāng)長的水平管是指即使管道內(nèi)的蒸氣是過熱度很高的過熱蒸汽，通過相當(dāng)長管段的導(dǎo)壓管換熱之后保證在相當(dāng)長的水平管段尾部之前一定有冷凝水產(chǎn)生。其結(jié)果是：處于水平管近端（與彎管傳感器連接）導(dǎo)壓管中的介質(zhì)必然是蒸汽；處于導(dǎo)壓管遠(yuǎn)端中的介質(zhì)必然是冷凝水。蒸汽和冷凝水的交界面必然處于水平導(dǎo)壓管中間的某一點上，具體位置對于冷凝水液柱的高度無關(guān)。管道中蒸汽壓力、溫度的變化或者是周圍換熱條件的變化使水平導(dǎo)壓管中的部分冷凝水閃發(fā)或者是部分蒸汽冷凝，只會使水汽交界面在水平導(dǎo)壓管中來回移動，它不會造成冷凝水液柱高度的變化。這是因為這根導(dǎo)壓管處于水平狀態(tài)下工作的緣故。這樣就保證了導(dǎo)壓管中冷凝液液面的平衡和穩(wěn)定。

     足夠長的水平導(dǎo)壓管安裝、使用都不方便。如果能夠?qū)⒆銐蜷L的水平導(dǎo)壓管給它盤起來，加工成為一個水平盤管使用就十分方便、合理。這就是水平盤管產(chǎn)生的原因。彎管流量計配置了專用的水平盤管就解決了冷凝水液面平衡和穩(wěn)定的問題。

      處于寒冷地區(qū)的蒸汽流量測量裝置，差壓變送器測量室和導(dǎo)壓管中的冷凝水容易結(jié)冰，造成系統(tǒng)無法正常工作。保溫和伴熱就是蒸氣流量測量必須要考慮的技術(shù)措施。

      蒸氣流量測量系統(tǒng)采用保溫和伴熱是一件十分麻煩的事。在可能的條件下將流量測量裝置安裝在環(huán)境溫度較高的室內(nèi)是寒冷地區(qū)最佳的選擇。

      在采取伴熱、保溫方案時，要特別注意處于垂直狀態(tài)條件下的正負(fù)導(dǎo)壓管所處溫度的一致性。這是因為導(dǎo)壓管中（冷凝）水的密度是溫度的函數(shù)。如果處于垂直狀態(tài)下的兩根導(dǎo)壓管工作在不同的溫度條件下，管內(nèi)的冷凝水密度是不一樣的。工作溫度差異越大，產(chǎn)生的附加差壓值就越大；垂直距離越高，產(chǎn)生的附加差壓值就越大。這個問題必須引起我們的高度重視。

      解決這個問題的方法是：將處于垂直狀態(tài)的正負(fù)壓兩根導(dǎo)壓管和伴熱管組合在一起，并保持它們之間有相同的間隔距離，使兩根導(dǎo)壓管中的冷凝水處于同樣的溫度狀態(tài)下工作，保證不會因為管道內(nèi)水的密度不同引起測量偏差。 之所以強調(diào)處于垂直狀態(tài)下的導(dǎo)壓管而不重視水平導(dǎo)壓管的溫度差，是因為水平導(dǎo)壓管中液體的溫度變化引起的密度變化不會造成差壓值的變化，不會造成測量的附加誤差。

      測量蒸汽流量的彎管流量計在實際停止使用蒸汽的狀態(tài)下，流量計仍然會有指示這個問題給用戶造成很大的困惑。其實，這也是蒸汽冷凝惹的禍。我們知道，彎管傳感器是安裝在蒸汽管道上進行流量測量的。當(dāng)用戶停止用汽時，會將蒸汽閥門關(guān)閉。但是，彎管傳感器本身仍然處于蒸汽管道中。這時管道中的蒸汽雖然不再正常流動了，但是，隨著管道的冷卻，管道中不斷有部分蒸汽變成為冷凝水，客觀上仍然有蒸汽在管道中無序的流動著。彎管傳感器屬于雙向式流量傳感器，無論蒸汽流動的方向如何改變，它都能夠產(chǎn)生正向的差壓信號。于是，彎管流量計在這樣的狀態(tài)下仍然有“相當(dāng)?shù)牧髁恐怠保�引起人們的猜疑。如果彎管傳感器安裝在蒸汽截止閥的前面，無論蒸汽截止閥關(guān)閉與否，它始終處于蒸汽管道中，蒸汽的冷凝和新蒸汽的補充沒有盡頭，這樣的現(xiàn)象就會更加嚴(yán)重一些。但是，這種現(xiàn)象對于蒸汽正常流動時的工作并不產(chǎn)生任何影響。解決停止用汽后依然有流量顯示的方法是二次表設(shè)置小信號切除，即當(dāng)差壓信號低于一定數(shù)值后流量計按沒有流量處理。

      如果現(xiàn)場安裝的是90°彎管傳感器，那么彎管傳感器的安裝狀態(tài)是必須注意的一個問題。

      水平安裝的90°彎管傳感器，它的兩個取壓孔同樣可以處于水平的狀態(tài)下工作。同樣可以保證兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面的平衡和穩(wěn)定。這樣的安裝方式也可以不考慮對于差壓變送器的遷移和補償。所以，水平安裝是采用90°彎管傳感器首選的安裝模式。

      彎管傳感器有多種結(jié)構(gòu)形式，安裝在九十度折彎處的“C”型90°彎管傳感器和安裝在直管上的“V”型彎管傳感器是其中的兩種。由于蒸氣介質(zhì)的特殊性，在蒸氣流量測量系統(tǒng)中，選擇那一種彎管傳感器對于保證流量測量結(jié)果是有一定的影響的。

    “V”型彎管傳感器可以安裝在任意空間狀態(tài)的直管上工作，且能夠保證兩個取壓孔一定可以處于同一水平位置上。這樣的安裝模式可以保證蒸氣冷凝液液位始終處于相同的水平面上，這時不需要對差壓變送器進行任何的遷移或補償。使系統(tǒng)的工作簡單、方便、準(zhǔn)確。因此，“V”型彎管傳感器是蒸氣流量測量中次首選的彎管傳感器。

      垂直安裝的“C”型90°彎管傳感器，它的兩個取壓孔不處在同一水平面上。兩個取壓孔之間存在一個高度差。取壓孔位置高度差的存在使兩根導(dǎo)壓管中冷凝液液面存在一個相同數(shù)量的冷凝液液位的高度差。這樣的安裝方式必須考慮對于差壓變送器進行相應(yīng)的遷移和補償才能夠保證系統(tǒng)的正常工作。

      遷移的數(shù)值當(dāng)然是兩個取壓孔位置高度差與冷凝液密度的函數(shù)。問題是冷凝液（水）的密度是環(huán)境溫度的函數(shù)，而環(huán)境溫度并不是一個固定值。于是，這樣的測量方法必然會帶來附加的偏差。當(dāng)環(huán)境溫度差異很大時，需要對差壓變送器的遷移值進行實測校準(zhǔn)，盡可能減小誤差的產(chǎn)生。

      在條件允許的情況下，我們應(yīng)該盡可能的避免使用垂直安裝的“C”型90°彎管傳感器。

      彎管流量計配置有專用的二次表，它具備測量蒸汽介質(zhì)所有的補償、修正、運算、存儲、輸出等等功能。它可以是盤裝式、掛裝式或者是卡裝式的。其中流量轉(zhuǎn)換器是專門用來與計算機系統(tǒng)匹配使用的。

      蒸汽流量測量系統(tǒng)除需用配置高質(zhì)量的差壓變送器之外，還需要配置壓力變送器和溫度測量元件。

      對于蒸汽介質(zhì)，由于其工作壓力和工作溫度都比較高，為保證操作安全，差壓變送器必須配置三閥組件才能使用。（新型的差壓變送器生產(chǎn)廠商雖然已經(jīng)明確承諾，在不使用三閥組件的條件下仍然可以保證差壓變送器的正常工作，使現(xiàn)場使用更加方便，故障率更低。）

      測量蒸汽流量時，導(dǎo)壓管中的蒸汽會因為與環(huán)境換熱而成為冷凝水，為了保證冷凝水能夠完全充滿導(dǎo)壓管和差壓變送器的測量室，系統(tǒng)在投運前必須要進行排汽操作。排汽操作的要點是用蒸汽將導(dǎo)壓管中的空氣徹底吹掃干凈。這樣的操作是由排污閥來完成的。因此，測量蒸汽流量的彎管流量計系統(tǒng)必須配置排污閥。對于被測介質(zhì)是高溫、高壓的過熱蒸汽時，排污閥最好采用雙閥結(jié)構(gòu)（將兩個排污閥重疊安裝使用），保證不發(fā)生排污閥泄漏，以免影響系統(tǒng)的正常運行。

      品質(zhì)不太高的飽和蒸汽其溫度測量保護套管可以用普通的直管型不銹鋼保護套管，高溫高壓的過熱蒸汽溫度測量保護套管必須采用耐高溫、高壓的錐形保護套管。

      測量蒸汽的“C”型90°彎管傳感器要盡可能采用水平安裝方式，或者選擇“V”型彎管傳感器，以保證正負(fù)取壓孔處于同一水平的位置上。盡量避免由于取壓孔高度不一致而必須采用差壓變送器正負(fù)遷移的工作模式。

       為了保證導(dǎo)壓管中冷凝液液位的穩(wěn)定，測量蒸汽的彎管傳感器必須配置盤式冷凝器。盤式冷凝器可以直接與取壓接管焊接使用。
根部閥安裝在盤式冷凝器下部出口管上，使它工作在溫度比較低的冷凝水介質(zhì)中，這樣可以改善根部閥的使用環(huán)境，大大增加它的使用壽命。

      到目前為止，我公司生產(chǎn)的彎管流量計已經(jīng)在全國100多個城市的200多個熱電廠和供熱系統(tǒng)中得到應(yīng)用。這些應(yīng)用的方式和場合可概括歸納為4種應(yīng)用方式。①熱電廠鍋爐給水和蒸汽生產(chǎn)的計量，用于鍋爐和汽機的生產(chǎn)管理（包括熱電廠工業(yè)蒸汽用戶網(wǎng)的計量管理）。②集中供熱鍋爐房的熱水鍋爐產(chǎn)熱量計量（包括對單臺鍋爐的產(chǎn)熱量計量和熱源出口總熱量的計量），以及在鍋爐自動控制系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)流量、熱量過程控制測量。③在數(shù)值化城市集中供熱系統(tǒng)建設(shè)中測量熱力站的流量、熱量。④對獨立集中熱用戶的熱量計量和收費管理。在這四種應(yīng)用方式中，彎管流量計用量最大和影響最突出的是在對熱力站的數(shù)值化管理和控制中的應(yīng)用。

      廣州紫坭熱電有限公司現(xiàn)有三臺65T/H中溫中壓煤粉鍋爐（3×12MW機組），是熱電聯(lián)產(chǎn)的主體設(shè)備，為地域內(nèi)各工業(yè)企業(yè)提供蒸汽，13萬噸蒸汽/年；向系統(tǒng)電網(wǎng)輸送電力（110kV），供電約2億千瓦時/年。公司被列入廣東省第一批33家應(yīng)依法清潔生產(chǎn)審核的企業(yè)之一。公司在2003年投入405萬元對鍋爐煙氣脫硫除塵達(dá)標(biāo)治理，并已達(dá)到80%脫硫效率的良好效果，但是，供電能耗仍達(dá)到586克/千瓦時，與同類行業(yè)相比差距較大。為全面貫徹落實《清潔生產(chǎn)促進法》（2003年1月1日起實施），達(dá)到“節(jié)能、降耗、減污、增效”清潔生產(chǎn)目的，從2003年2月起，我們對汽輪機發(fā)電原蒸汽汽耗率偏高的根源，進行了詳細(xì)分析和論證，認(rèn)為現(xiàn)有生產(chǎn)流程中兩個孔板流量計的阻力損失是使蒸汽汽耗率偏高的主要原因。遂決定采用“彎管流量計”代替現(xiàn)用的“孔板流量計”。原有生產(chǎn)工藝如圖1。

      鍋爐主蒸汽（3.82MPa、450℃）計量原采用孔板流量計。經(jīng)測定，蒸汽流過孔板流量計造成壓力損失約0.05MPa，蒸汽由鍋爐進入汽輪機需經(jīng)過兩個孔板流量計，在孔板流量計上造成的壓力損失約0.1MPa，加上蒸汽管道及閥門造成的壓力損失，使鍋爐過熱器集汽聯(lián)箱出口至汽輪機進汽口之間管道損失達(dá)到0.4MPa。即使鍋爐壓紅線運行（3.82MPa）、汽輪機進汽壓力只能達(dá)3.4MPa(設(shè)計進汽壓力為3.47MPa)，致使發(fā)電汽耗上升，發(fā)電煤耗上升。

      據(jù)測算，減少蒸汽管道上的壓力損失0.1Mpa，在鍋爐工況不變的情況下提高汽輪機進汽壓力0.1MPa，使汽輪機進汽壓力提升至3.5MPa，根據(jù)12MKW汽輪機負(fù)荷特性曲線，滿負(fù)荷的情況下進汽壓力由3.4MPa提升至3.5MPa，負(fù)荷增加200kWh，發(fā)電汽耗下降0.1kg/kWh。從而達(dá)到節(jié)能降耗目的。

      現(xiàn)有三臺65噸/時鍋爐，每臺鍋爐主蒸汽管道原安裝兩個孔板流量計，共六臺。在原址利用蒸汽管道上現(xiàn)有的彎頭位置安裝彎管流量計，共六臺，代替原有孔板式流量計。改進工藝見圖2。

      從2005年3月投入調(diào)試的實測數(shù)據(jù)復(fù)算表明，節(jié)約原煤4200噸/年，減少生產(chǎn)成本達(dá)到210萬元，投資回收期僅3個月，同時減少二氧化碳排放量達(dá)到54噸/年，減少二氧化硫排放量21.5噸/年。由此可見孔板流量計的壓力損失不可小視，由此帶來的能源消耗很大，應(yīng)引起企業(yè)的高度重視。

      無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司在2004年的三期工程項目中，在220T/H級循環(huán)流化床鍋爐主汽管道上大膽嘗試，取消了其中一臺爐的長頸噴嘴這一常規(guī)節(jié)流裝置，改用彎管流量計（主汽壓力9.9MPa 、主汽溫度545 ℃，管徑325*25。見右圖3）。幾年來運行穩(wěn)定、精度高，常年免維護。由于沒有壓力損失，與另一臺爐（仍用噴嘴流量計，前后壓降達(dá)52.7KPa）相比，相同蒸汽流量時每年多發(fā)很多電，而且發(fā)電后對外供熱抽氣流量明顯高于對方。節(jié)能計算如下：
汽輪機組的功率
                    （1）
      其中，D     汽輪機組蒸汽流量；                     h1： 進汽機蒸汽焓值
h2：  汽機出口蒸汽(抽汽)焓值              ηi：汽輪機相對內(nèi)效率（約為82%）；
               ηm：  汽輪機機械效率（約為98%）； ηg：  發(fā)電機效率（約為98%）；

      注：汽機總效率包括鍋爐效率（約94%）、管道效率（97%）、汽輪機相對內(nèi)效率（82%）、汽輪機機械效率（98%）、發(fā)電機效率（98%）、朗肯循環(huán)熱效率（40－45%），以上效率的乘積才為總效率。此處僅涉及3個效率。

      電廠為了監(jiān)測和計量需要，通常在鍋爐出口和汽輪機入口的管道上加裝節(jié)流孔板，造成初壓P1降低；在汽輪機外供蒸汽總管加裝節(jié)流孔板，造成供熱總出口蒸汽壓力P2的升高，這兩個參數(shù)的變化均會造成汽輪機功率的降低，下面分別加以說明：

      蒸汽流經(jīng)鍋爐出口和汽輪機入口的節(jié)流孔板是一個絕熱節(jié)流過程，蒸汽焓值不變。汽輪機功率的變化可以用莫里爾焓熵圖進行計算（如圖1，h為焓值，s為熵）。已知節(jié)流前的狀態(tài)P1、t1及節(jié)流后的壓力P1’，根據(jù)節(jié)流前后焓值相等的特點，可在h-s圖上確定節(jié)流后的各狀態(tài)參數(shù)。如圖1所示，點1的參數(shù)是P1、t1及h1，在圖1上過點1按定焓畫水平線與P1’相交得1'，即可得節(jié)流后的參數(shù)。汽輪機的做功為可逆絕熱膨脹過程（即等熵過程），水蒸汽在節(jié)流前由點1經(jīng)可逆絕熱膨脹至抽汽壓力P2時，可利用的焓降為h1-h2，而經(jīng)節(jié)流后的水蒸汽，同樣經(jīng)可逆絕熱膨脹至壓力P2時，可利用的焓降為h1’-h2’,顯然h1-h2 > h1’-h2’，節(jié)流以后蒸汽可作出功減少。

      對于本例，已知鍋爐出口噴嘴壓力損失52.7KPa，使汽輪機初壓降低0.0527MPa；常用流量220t/h。
      ① 無節(jié)流件時汽輪機初參數(shù)P1＝9.9MPa，T1＝545℃，由工程熱力學(xué)計算得h1＝3486.58655KJ/Kg，s1=6.73838；
      ② 加節(jié)流后初參數(shù)P1’ ＝9.9-0.0527=9.8473MPa，由圖1知h1’= h1＝3486.58655KJ/Kg，s1’=6.740779；
      ③ 節(jié)流前供熱抽汽壓力P2＝0.8MPa， s2=s1，  則h2 ＝2820.17KJ/Kg；
      ④ 節(jié)流后抽汽參數(shù)P2’=P2＝0.8MPa，s2’=s1’， h2’＝2821.30KJ/Kg；
      由公式（1），計算出汽輪機功率下降值Px為

      即鍋爐出口一套節(jié)流裝置每小時使汽輪機少發(fā)電54.4度，按每度電0.4元計算，為21.8元/小時。每小時節(jié)能的費用似乎很小，但滴水成淵，全年330天運行少發(fā)電合人民幣21.8＊24*330＝172656元。如用彎管流量計取代噴嘴，則將浪費的能源完全節(jié)省下來。因此，彎管流量計使用幾個月節(jié)能的錢就將整套流量計設(shè)備改造投資全部收回！每個電廠節(jié)流裝置上百套，如果全面更換為無壓力損失的彎管流量計，節(jié)能效果是非常顯著的。

      外網(wǎng)總管道供汽壓力是隨外網(wǎng)末端壓力波動的，本公司末端蒸汽用戶要求壓力0.55MPa。為滿足需要，如果管道輸送過程中壓力損失較大，只有抬高出口壓力來彌補。反之，去掉不必要的節(jié)流損失，出口壓力低一些即可滿足末端要求。

      由圖5可以看到，水蒸汽在由初參數(shù)點1經(jīng)可逆絕熱膨脹至抽汽壓力P2時，可利用的焓降為h1-h2，而可逆絕熱膨脹至抽汽壓力P2’時，可利用的焓降為h1-h2’，顯然h1-h2 > h1-h2’，抽汽壓力升高時蒸汽可作出功減少。因此，抽汽孔板換成彎管可使抽汽壓力降低，既滿足供熱要求又增加發(fā)電量，此處不再計算。

      綜上所述，無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司采用彎管流量計改造鍋爐主蒸汽、汽機出口以及廠內(nèi)供熱管網(wǎng)的孔板節(jié)流裝置，減少壓降、降低成本、控制能耗、擴大供熱半徑，取得了顯著成效。實際運行的節(jié)能數(shù)據(jù)與計算值基本相符。各熱電企業(yè)可根據(jù)自己的工藝參數(shù)進行節(jié)能潛力測算。

      以無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司為例，它是一家以供熱為主的中泰合資企業(yè)。公司現(xiàn)有供熱管網(wǎng)190公里左右，1999年前整個熱網(wǎng)每個分支均采用孔板流量計計量蒸汽流量。由于供熱半徑較大（一些大的熱用戶都在5公里以外），而孔板屬于高差壓流量計，壓損相當(dāng)大。不但降低了蒸汽品質(zhì)，影響運行效率，而且嚴(yán)重制約了遠(yuǎn)方熱用戶的發(fā)展。

      1999年，無錫協(xié)聯(lián)熱電有限公司熱網(wǎng)南北兩大分支中，南表首先采用彎管流量計。為檢驗彎管流量計測量精度，孔板暫時沒有拆，還特意更換一臺新的節(jié)流件，與彎管流量計進行測試比對。二臺表的數(shù)據(jù)均輸入同一計算機，繪制瞬時流量曲線。公司通過計量曲線檢驗任意時刻二臺表的一致性。經(jīng)過多次抽樣對比，彎管流量計的精度完全滿足當(dāng)前生產(chǎn)需要。而且在低流量的情況下，比孔板流量計具有更穩(wěn)定的特點。于是該公司把出廠總管的三塊表都換成了彎管流量計。

      原外網(wǎng)總管孔板流量計不可恢復(fù)的壓損較大，采用彎管流量計后（孔板拆下）管網(wǎng)壓降減少很多，再配合管道擴徑等措施，供熱半徑達(dá)到了15公里。以2000年度統(tǒng)計資料來看，當(dāng)年管損為5.1%，而1999年度管損為10.4%，同比供熱損失降低5.3個百分點。拓展了蒸汽用戶，同時取得可觀的經(jīng)濟效益。

      通過裝在鍋爐出口的彎管流量計（鍋爐的供回水溫差），可方便的顯示鍋爐的產(chǎn)熱量或功率。包括對單臺鍋爐的產(chǎn)熱量計量和熱源出口總熱量的計量，以及在鍋爐自動控制系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)流量、熱量過程控制測量。有了鍋爐熱量或功率的參數(shù)值，才能方便而又量化的實現(xiàn)鍋爐的變負(fù)荷運行和在對應(yīng)負(fù)荷下的優(yōu)化燃燒，才能達(dá)到鍋爐的經(jīng)濟運行，才能實現(xiàn)節(jié)能降耗，才能談到科學(xué)化管理。一些供熱的鍋爐，尤其是小型鍋爐，由于以往計量設(shè)備的不可靠和對計量工作的不重視，而沒有加裝任何計量設(shè)備，全憑鍋爐運行人員的經(jīng)驗行事，結(jié)果是浪費嚴(yán)重，而且還渾然不知。安裝現(xiàn)場如圖6所示。

      近年來，我公司在供熱管理理論和技術(shù)方面更有新的創(chuàng)新和發(fā)展。經(jīng)過自1997年至今10年間先后實施的數(shù)十個城市集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究，推出了“LZK—2000集中供熱節(jié)能監(jiān)控管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)突出了“熱量”管理的思想，應(yīng)用了“基于線性系統(tǒng)理論的熱網(wǎng)周期熱量平衡方法”，擁有豐富而又實用的預(yù)報規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集、分析與控制、經(jīng)濟分析、故障診斷、地理信息等管理功能。它為三北地區(qū)成千上萬的供熱企業(yè)提供了解決供熱難題的強有力的技術(shù)平臺，使供熱管理的科學(xué)化水平有了質(zhì)的飛躍，應(yīng)用該技術(shù)的40多家供熱企業(yè)均取得了前所未有的良好經(jīng)濟效益和社會效益。

      該技術(shù)的前提是熱力站的數(shù)值化管理尤其是熱量的計量，熱量計量就要用彎管流量計。如果沿用以往的二次網(wǎng)回水溫度的管理方法則是粗放式的、不科學(xué)的，例如某熱力公司的其中一個換熱站的二次網(wǎng)回水溫度是34℃，比其它熱力站低6℃，而用戶的室內(nèi)溫度已達(dá)26℃，原因是這個熱力站的用戶是地暖采暖。按溫度管理的方式，還要繼續(xù)給這個熱力站增加熱量，以提高二次網(wǎng)的回水溫度。僅舉一例，可見一斑。

      圖7表明對于熱力站中除了對每一個供熱機組的一次網(wǎng)要安裝彎管流量計測量流量、熱量外，還要對二次網(wǎng)各分支的流量、熱量進行測量，以便于在熱網(wǎng)監(jiān)控中心不僅能夠?qū)σ淮尉W(wǎng)的熱力平衡情況進行監(jiān)控，而且也可以對各熱力站的二次網(wǎng)各分支的平衡給出數(shù)值化的調(diào)節(jié)管理。二次網(wǎng)的平衡在供熱運行管理中往往是熱網(wǎng)平衡管理的關(guān)鍵問題！熱網(wǎng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)包涵對二次網(wǎng)的平衡管理實際上強化了它的實用性，對于這一點在許多計算機監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中經(jīng)常被忽略。

圖8為彎管流量計在熱力站現(xiàn)場安裝的幾種形式。

      小流量計量是所有流量計共同的難題。但是在工業(yè)現(xiàn)場由于設(shè)計、工藝等環(huán)節(jié)的問題，小流量計量的出現(xiàn)又是會經(jīng)常發(fā)生的。
彎管流量計在低于流量測量下限的小流量工作時會發(fā)生：1、測量精度低，2、流量時有時無（小信號切除大和差壓變送器零點偏低），3、管道閥門關(guān)閉后會依然有流量顯示（小信號切除小和差壓變送器零點偏高）等現(xiàn)象發(fā)生。

      究其原因是由于彎管傳感器管徑選擇階段對小流量運行工況估計不足而選擇流量計管徑偏大造成的。在新建工程中由于考慮擴容（如供熱的熱水和蒸汽管道）和在壓損要求很嚴(yán)的場合（如鋼鐵廠的煤氣管道），往往選擇大的管道管徑，流體流速低，而彎管傳感器的管徑按照管道的相同管徑選擇，這樣就造成了流速低于彎管流量計允許使用的下限流速（通常液體0.3米/秒和氣體7米/秒）。

      方法一：局部縮頸。根據(jù)流體介質(zhì)類別、最小流量、工作溫度、工作壓力和彎管流量計最小流速要求，確定彎管傳感器管徑。如果確定的傳感器管徑顯著小于工藝管道的管徑，則應(yīng)局部縮徑處理，如圖9所示。

      例如：某公司現(xiàn)場，測量介質(zhì)為蒸汽，原管道管徑DN600，工藝最小流速2.71m/s；局部縮頸后彎管傳感器管徑DN350，最小流速7.95m/s，縮徑處理后既可以滿足彎管流量計測量要求，同時經(jīng)計算也滿足工藝壓損要求。

      方法二：雙套差壓配置。有些工藝管道的實際需求是，流量大小變化頻繁，且沒有固定的規(guī)律。最大流量和最小流量的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10（最大流量時，壓損大，但工藝允許）。一般在供熱行業(yè)不會出現(xiàn)，在此不做詳述。

      方法三：雙套傳感器配置。最大流量和最小流量的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10，但大流量和小流量分時段運行，有固定的規(guī)律。（如果采用既照顧大流量又照顧小流量的折衷方案不是最優(yōu)方案）。例如：某企業(yè)是熱電廠的熱用戶，蒸汽管道夏季時只滿足生產(chǎn)需要，冬季時既滿足生產(chǎn)需要，同時還要滿足供暖需要。這種情況下可以采用雙彎管傳感器技術(shù)（如圖3所示），大流量測量時，打開3、5，關(guān)斷4、6，相應(yīng)的在二次表中設(shè)定彎管傳感器管徑為大口徑值，此時大口徑彎管傳感器投入計量使用。小流量測量時，操作相反。在經(jīng)濟允許的情況下，可以配置兩臺差壓變送器，同時進入二次表中，減少二次表參數(shù)的更改和彎管傳感器一次閥的開和關(guān)等操作；再進一步，如果管道閥門為電動閥，二次表控制，系統(tǒng)可實現(xiàn)全自動計量。

      盤式冷凝器是我公司的一項專利技術(shù)，它在蒸汽測量中是非常實用的。遇到現(xiàn)場彎管傳感器垂直向下轉(zhuǎn)水平安裝時，現(xiàn)場技術(shù)人員把兩側(cè)的盤式冷凝器人為的安裝到同一高度，如圖12所示，正壓側(cè)盤式冷凝器抬高至與負(fù)壓側(cè)的平行，認(rèn)為這樣安裝即可消除取壓體不同高度造成的附加壓差，從而省去了差壓遷移的工作。結(jié)果是好心辦了錯事。這樣安裝測量的流量要比實際值小，小流量時儀表甚至不顯示流量。

      原因分析：盤式冷凝器的主要作用是使導(dǎo)壓管中的水位始終維持在一個固定的高度，無論蒸汽的壓力溫度如何變化，保持水位高度不變，為差壓測量創(chuàng)造一個穩(wěn)定的條件。盤式冷凝器的正常工作狀態(tài)為：在其入口水平導(dǎo)壓管內(nèi)部應(yīng)為飽和蒸汽，壓力與管道中的壓力相同，溫度通常應(yīng)在100℃以上，壓力越高溫度越高；而在盤式冷凝器的出口前應(yīng)為較高溫度的水，一般在30至50℃左右。盤式冷凝器的抬高勢必造成取壓體和盤式冷凝器之間安裝一段較長的的導(dǎo)壓管，且傾斜向上抬高，散熱量極大，造成在傾斜部位就形成飽和狀態(tài)，從而在傾斜導(dǎo)壓管內(nèi)的上部是水，下部是蒸汽，且分界點隨管道中蒸汽的壓力溫度變化而變化，并且該水位在傾斜導(dǎo)壓管中不穩(wěn)定，盤式冷凝器沒有起到應(yīng)有的平衡液位作用，出現(xiàn)上述現(xiàn)象是必然的。

      正確安裝方式見圖11所示，檢測出高差造成的附加壓差，在差壓變送器或二次表中遷移，即可消除影響，保證正常計量。

      在測量含氣量高的水流量時，按圖13方式安裝，現(xiàn)象是：正壓側(cè)排污時出現(xiàn)大量氣泡，排污后流量顯示正常，過一段時間后，流量顯示值緩慢下降，有時甚至顯示零流量，再次排污又恢復(fù)正常，如此反復(fù)。

      原因是：在管道的最上方積聚了大量的氣體，流體的流動造成氣體進入正壓側(cè)取壓體和導(dǎo)壓管中，使得流量下降，小流量時不顯示流量。

      測量水或蒸汽，安裝在室外，管道較高，差壓變送器的保溫箱安裝在地面上，導(dǎo)壓管采用自恒溫伴熱電纜和保溫層防凍。出現(xiàn)的問題：不使用伴熱電纜時，流量顯示正常，啟動伴熱電纜，流量變化，小流量時變化極大。原因分析：正負(fù)壓側(cè)的導(dǎo)壓管分別伴熱保溫，保溫效果不一致，造成導(dǎo)壓管內(nèi)水的溫度和密度不等，系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的附加壓差，例如，管道距差壓變送器高度h＝4米，正壓側(cè)水溫度為50℃，對應(yīng)密度ρ50＝988.5kg/m3，負(fù)壓側(cè)水溫度為30℃，對應(yīng)密度ρ30＝996.2kg/m3，則產(chǎn)生的附加壓差為△P=（ρ30－ρ50）×h×g=(996.2－988.8) ×4×9.8＝290Pa，對于小流量計量，該誤差影響是非常大的。

      正確的做法是將正負(fù)壓側(cè)取壓體后的導(dǎo)壓管以最短的距離合并在一起，再向下引至差壓變送器，導(dǎo)壓管外先做一薄層保溫，然后再鋪設(shè)伴熱電纜，最后共同保溫，盡量做到兩個導(dǎo)壓管的溫度相同，問題即可解決。

      在供熱系統(tǒng)中的首站和熱力站的二次網(wǎng)經(jīng)常涉及到供水和回水流量的測量，目的是為了考察失水量和更精確的計量熱量。如果流量點選擇在供水和回水管道上，利用供水減去回水間接獲得補水量，在失水量小或斷續(xù)補水的情況下，有時甚至出現(xiàn)回水流量大于供水流量的現(xiàn)象。如果失水量在2%左右，那么應(yīng)用1%準(zhǔn)確度等級的流量計通過供水減去回水間接獲得補水量就很困難。對于這種情況失水量的多少應(yīng)通過單獨測量補水量確定。

      A、關(guān)死主管道閥門，調(diào)節(jié)差壓變送器靜態(tài)零點至4mA輸出，關(guān)閉三閥組平衡閥，打開兩側(cè)閥，差壓變送器輸出5.2mA，約為225Pa，這個數(shù)值應(yīng)為正負(fù)壓側(cè)盤式冷凝器高度差造成的壓差；但經(jīng)測量該高度差為190mm，計算理論壓差為1860Pa，相差太大，為什么？

      B、在上述狀態(tài)下，將差壓變送器的5.2 mA輸出調(diào)為4mA，即認(rèn)為差壓動態(tài)遷移完成，可是當(dāng)主管道閥門略開啟，流量迅速增長至24噸/小時，而此時工藝用汽量約只有3噸/小時，為什么？

      A、根據(jù)管道中的蒸汽溫度198℃、壓力1.4MPa，判斷為濕飽和狀態(tài)，在主管道閥門關(guān)閉一段時間后，閥前管道（包括橫管道）可能積聚大量的198℃、1.4MPa的飽和水，在此情況下，正負(fù)壓側(cè)盤式冷凝器高度差應(yīng)產(chǎn)生差壓值為：“高溫水”和“常溫水”因密度的不同在盤冷高差之間產(chǎn)生的差壓：（998-866.7）×（0.707×250÷1000）×9.816＝227Pa，接近實測的225 Pa；由此可以認(rèn)為管道中積聚了大量的高溫水，并且至少淹沒過了正壓側(cè)取壓口的位置。

      B、差壓變送器動態(tài)零點是由5.2mA調(diào)為4mA，遷移量只有225Pa，這個動態(tài)遷移是虛假的；而由盤式冷凝器高度差190mm計算的差壓遷移量為1860 Pa，實際少遷移1860-225＝1635 Pa；當(dāng)主管道閥門打開時，管道中積聚的水流走，作用在差壓變送器上的附加壓力差即為+1635 Pa；而流量24噸/小時對應(yīng)的壓差為1666 Pa，即實際流動產(chǎn)生的壓差為1666-1635=31Pa，對應(yīng)的流量為3.27噸/小時，與實際用汽量基本相符。

      C、排污時，首先短時間噴出水，后變?yōu)檎羝�，這一現(xiàn)象似乎管道中均為蒸汽，但若為溫度198℃、壓力1.4MPa的飽和水，也會出現(xiàn)上述現(xiàn)象，壓力突降，溫度變化很小，飽和水會變?yōu)轱柡驼羝�。所以第三個現(xiàn)象也是可以解釋的。

      解決方法：在管道閥的上方加裝疏水閥，減少管道中的積水量，再次進行差壓遷移，就不會出現(xiàn)上述問題。

      以上案例提醒我們，一臺流量計能夠正常的使用需要正確的安裝、使用和維護保養(yǎng)、是準(zhǔn)還是不準(zhǔn)，不一定就是流量計的問題，它僅是工藝鏈條上的一個點，是和前后的工藝緊密關(guān)聯(lián)的，因此我們希望在選擇彎管流量計時，應(yīng)盡可能提供詳實的工藝信息，以便我們把服務(wù)工作做得更到位。

      彎管流量計這個新產(chǎn)品在過去的二十年間得以生存和發(fā)展首先要感謝我國熱力界同志的信任和大力支持。特別是城鎮(zhèn)供熱協(xié)會的各位領(lǐng)導(dǎo)和專家給予的厚愛是自始至終的。這也是我們能堅持20年不間斷努力探索和發(fā)展的動力源泉。我們認(rèn)為我們有責(zé)任與供熱界同仁緊密配合，把城市集中供熱事業(yè)做的更好！特別是經(jīng)過近幾年我們和近10個熱力公司同志共同展開的以節(jié)能為目標(biāo)，強調(diào)運行管理實用性的計算機熱源—熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的運行研究表明：我們能在幫助大家降低供熱成本，把供熱轉(zhuǎn)向良性發(fā)展的工作中，做出貢獻。能為實現(xiàn)建設(shè)部和協(xié)會提出的節(jié)能目標(biāo)做出貢獻，把那些良好的愿望轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實。

      [1]  Lizhi, Wangchi. On the Standardization of Elbow Flow Meters. Proceeding of ICFM’ 2004. Guilin China.
      [2]  李志等，彎管流量計的研究，計量學(xué)報，2003（3）。
      [3]  馬竹梧，彎管流量計的進展及其在工業(yè)中的應(yīng)用與前景，冶金自動化，2005（3）。
      [4]  李志等，基于線性系統(tǒng)理論的熱網(wǎng)平衡方法研究——用“周期供熱量”調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡，區(qū)域供熱，2005（3）。
      [5]  Spink.L.k Principles and Practice of flow meter engineering. The Foxboro Company,1958,17
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      [7]  李志，彎管流量計及其在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用
      [8]  高向升等，彎管流量計應(yīng)用技巧實例分析
      [9]  謝明均，無錫協(xié)聯(lián)熱電使用彎管流量計節(jié)能效益分析
      [10]  趙穎麟等，鍋爐主蒸汽采用彎管流量計取代孔板的節(jié)能效益分析
      [11]  高向升等,彎管流量計是蒸氣流量測量的最優(yōu)選擇