流量-热能计量仪表的选择及应用

王金石

摘 要：供热系统作为我国北方，特别是东北等高纬度严寒地区的冬季必不可少的民生工程而存在。随着二十世纪八十年代改革开放以来，以改善人民生活质量为目的而推行的城镇化、棚改化安置工程的施工，以及商品房市场化政策的推行，使一大批高楼大厦拔地而起。而包括暖气、地热等供热系统随之走进千家万户。流量-热能计量仪表的选择和应用是各个行业在供热系统及冷却系统中保证正常稳定生产秩序和安全的重要一环。随着供暖系统的普及，衡量供热水平和供热效率的流量-热能计量仪表的选择和应用也就成为供暖设备设计和施工维护人员的一道难题，基于这点，本文就流量-热能计量仪表的选择和应用进行专门的分析和探讨。

关键词：流量-热能计量仪表;供暖系统;回水温度

1 流量-热能计量仪表的工作属性

1.1 流量统计属性

所谓“流量-热能计量仪表”，顾名思义，存在流量和热能两个计量标量。而流量标量的统计正是流量-热能计量仪表的计量任务之一。根据液体流速计算出单位时间内通过计量仪表的体积，并在回水管路测量采集回水温度，通过温度差和流量差计算出二元热值。因此，根据其工作原理，可知流量统计的属性是流量-热能计量仪表的基础指标。另一方面，对于供热管路内液体流量指标的统计，也是能源管理和资金结算的重要依据和凭证。

1.2 能量统计属性

流量-热能计量仪表对于供热（冷却）系统而言，它的另一个重要意义在于热量能量的统计属性。从本质上讲，供电和供热在能量的传递方面原理是一致的，都是通过媒介（导体）向另一个受体传递能量，而流量-热能计量仪表实际上最终也是以流量计热量。通过对输送和回流能量的统计和分析，不仅可以了解温控载体的受热（受冷）情况，在环境保护方面，对于能量的监管也有积极意义。在冶金、石油化工等行业中，通过对废水、残余废渣等工业废料的能量分析和管理，完全可以做到对废气中二氧化硫、二氧化氮等有毒有害尾气的有效监管和控制。

1.3 计费属性

作为流量-热能计量仪表最重要的一大用途，在城市供暖网络高度覆盖城市居民人口的今天，对每一户人家的供暖需求做好评估，准确的为每一户供暖客户做好計费工作，有效的满足供暖客户的取暖需求，是我国北方所有供暖企业的最终目标。但是，供暖需求的评估是根据居民居住房屋的套内面积计算的，而热量从供暖企业的锅炉以水为媒介经过供暖管道输送至用户终端的过程中不可避免的产生能量的损失。如果在能量产生端计算，对居民和市场而言不符合市场规律，在用户终端侧计算又因为用户基数过于庞大而困难重重，直到流量-热能计量仪表的大规模应用正好填补了供暖企业在计费统计方面的需求。有了流量-热能计量仪表在用户侧的精确计量，供热企业完全可以实现成本核算和市场规律之间的平衡，从而合理的定价。

2 流量-热能计量仪表的选择

2.1 流量-热能计量仪表的工作种类选择

根据流量-热能计量仪表的工作原理，可以分为机械式、电磁式、超声波式等。不论哪一种热量计量仪，本质上都是传感器-处理芯片（CPU）-机械结构有机结合而成。通过将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上，流量计安装在流体入口或回流管上（流量计安装的位置不同，最终的测量结果也不同），流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号，而计算仪采集来自流量和温度传感器的信号，利用计算公式算出热交换系统获得的热量。相对而言，机械式流量-热能计量仪表由于需要桨叶始终浸泡在液体内用来推动计量表转动，因而机械部件磨损情况比较严重，使用寿命较短。相比之下，超声波流量-热能计量仪表因为没有水动的机械桨叶而不存在类似问题，它通过发出超声波，由超声波的反馈时间计算流量，但是如果被测液体当中存在较多气泡，或含有杂质较多时，会严重影响测量结果的准确性，带来较大的误差。综上所述，流量-热能计量仪表的选择则需要设计者根据采暖现场、供暖设备以及传输管路等多方面因素综合考量，因地制宜的选择合适的流量-热能计量仪表。

2.2 流量-热能计量仪表的量程和精度选择

在传感器工作原理区分的基础上，同一类别的流量-热能计量仪表又对量程和测量精度做出进一步的区分，用于不同供暖规模、不同热量交换模式的工作环境。在量程方面，对于冶金、石油化工等短时间热量交换需求较大的行业，由于客观上送水回水温差较大，因此。量程选择上也要更加宽泛，避免因为超出量程而造成流量-热能计量仪表的损坏。相反的，对于城市供暖等送水回水温差在2-3摄氏度，但用户侧对供暖热量比较敏感的供暖系统，则可相应的选择较小量程，但测量温度更加精确的流量-热能计量仪表。

3 流量-热能计量仪表的应用

3.1 流量-热能计量仪表在城市供暖方面的应用

以流量-热能计量仪表为代表的热能计量仪表在城市供热网络当中最重要的测量媒介就是蒸汽和水。一方面，在产生热量的锅炉侧，需要根据锅炉的压力损失来计算产生的热量值。另一方面，在用户终端侧，经过冷却的热水流经锅炉及管线等设施，到达用户终端时候，通常比较脏，带有各种杂质。此时在流量-热能计量仪表的最好避免对气泡和杂质比较敏感的超声波流量-热能计量仪表。简而言之，流量-热能计量仪表在城市供暖方面的应用主要体现在供热系统两端及回水温度的测量。

3.2 流量-热能计量仪表在工业生产方面的应用

在冶金、石油化工产业的热交换相对于城市供暖网络而言，有较大的不同。在热交换方面，工业企业对流量-热能计量仪表的需求更多体现在冷却能力的测量上。而在具体应用的层面，特别是在石油分馏过程中，众所周知，石油的分馏本质上就是蒸馏的高温石油冷却的过程，而由于受热媒介不再是水，而是蒸馏石油，其流量是一个变化的动态量，而且受黏性摩擦作用和二次流、不稳定旋涡现象的影响更加明显。因此，流量-热能计量仪表要想满足石化工业生产过程和计量工作的要求，就需要依据现场工况条件因地制宜、扬长避短，并且依照相关标准进行合理的选择和使用。

4 结束语

随着各种不同用途的供暖和热量交换系统不断衍生，供暖系统的管线及用户分布也日趋复杂化、多元化。施工和维护难度的增加，也进一步倒逼相应的热量采集、测量控制技术向前发展去满足需求。因此，本文在此分享关于流量-热能计量仪表的选择及应用的一些经验和总结以供参考，希望可以为相关行业的发展尽到一份绵薄之力。

参考文献：

[1]张爱玲.流量—热能计量仪表的选用[J].品牌与标准化，2012（14）：

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