孫 博

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

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談供熱計(jì)量存在的一些技術(shù)問題

孫 博

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

介紹了供熱計(jì)量的分?jǐn)偡椒ǎ瑥臒嵊?jì)量表表體、熱計(jì)量表安裝及熱計(jì)量系統(tǒng)方面，對(duì)供熱計(jì)量存在的一些技術(shù)問題進(jìn)行了分析，以促進(jìn)供熱單位精細(xì)化管理，有助于供熱計(jì)量改革工作的順利進(jìn)行。

熱計(jì)量表，溫度傳感器，室內(nèi)溫控閥，超聲波

0 引言

近年來，隨著建筑節(jié)能減排工作的廣泛開展，我國(guó)北方地區(qū)的供熱計(jì)量改革工作也逐步深入，認(rèn)識(shí)逐步提高，措施逐步完善，各地供熱計(jì)量政策體系不斷健全，供熱計(jì)量收費(fèi)面積不斷擴(kuò)大，取得了一定的成效。太原市熱力公司供熱計(jì)量改革工作全面啟動(dòng)于2010年，這些年，我們通過嚴(yán)格的熱計(jì)量表招標(biāo)、制定供熱計(jì)量相關(guān)規(guī)定、加強(qiáng)供熱計(jì)量器具安裝驗(yàn)收、積極探索完善熱計(jì)量表遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)等工作，使得太原供熱計(jì)量初具規(guī)模，截止2016年，公司供熱計(jì)量面積已達(dá)到966萬m2。供熱計(jì)量不僅使居民節(jié)省了熱費(fèi)，降低了采暖能耗，也為公司的經(jīng)營(yíng)管理、生產(chǎn)運(yùn)行等方面提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

供熱計(jì)量的分?jǐn)偡椒ㄖ饕猩崞鳠岱峙溆?jì)法、流量溫度法、通段時(shí)間面積法和戶用熱量表法，各方法均有不同特點(diǎn)及適用性，公司采用的是戶用熱量表法，“樓表結(jié)算，戶表分?jǐn)偂睘楣镜挠?jì)量收費(fèi)方式。我們?cè)趯?duì)供熱計(jì)量的探索和實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)供熱計(jì)量中存在的一些相關(guān)技術(shù)問題，這些問題影響和制約著供熱計(jì)量今后的發(fā)展和供熱計(jì)量改革工作的順利進(jìn)行。

1 熱計(jì)量表存在的問題

1.1 熱計(jì)量表表體進(jìn)水進(jìn)氣問題

熱計(jì)量表多安裝于管井和小室中，溫、濕度高為其環(huán)境的主要特點(diǎn)，管井內(nèi)漏水情況也時(shí)有發(fā)生，所以熱表防水性能極為重要。公司在熱計(jì)量表招標(biāo)時(shí)曾做過這樣的實(shí)驗(yàn)，將各廠家的熱表放入大玻璃容器內(nèi)連續(xù)浸泡72 h，拿出后大部分熱表積分儀均進(jìn)水，已無法使用。水主要從熱表外殼對(duì)接處和接線口處進(jìn)入，所以密封膠條與螺栓的精密配合為技術(shù)的關(guān)鍵，同時(shí)考慮對(duì)電池及線路板拆卸更換方便。IP防護(hù)等級(jí)為外殼防水防塵等級(jí)，而國(guó)家熱計(jì)量表相關(guān)規(guī)范中未提及對(duì)蒸汽的防護(hù)，實(shí)際使用過程中，管網(wǎng)的小室會(huì)不可避免的出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象，冬季我們常會(huì)看到小室向外冒氣，蒸汽是一種高溫介質(zhì)，且“無孔不入”，若有泄漏，小室中的熱計(jì)量表在使用過程中就容易進(jìn)氣，進(jìn)而損壞電路板和積分儀，使熱計(jì)量表無法再正常使用，所以對(duì)蒸汽的防護(hù)就顯得尤為重要，然而國(guó)家對(duì)此并沒有相關(guān)規(guī)定，對(duì)此，公司在對(duì)熱計(jì)量表招標(biāo)時(shí)，定了高標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格要求IP68，即防水防塵最高等級(jí)，意在希望可防蒸汽。由此可見，熱計(jì)量表外殼的研究應(yīng)在嚴(yán)密性和耐高溫性上有新的突破，同時(shí)國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)范也應(yīng)進(jìn)一步健全。

1.2 熱計(jì)量表?yè)Q能器腐蝕、結(jié)垢問題

由于各采暖地區(qū)水質(zhì)差異，水中氯離子和鈣鎂離子含量均不相同。太原水質(zhì)中氯離子含量高，氯離子可破壞金屬氧化膜保護(hù)層，形成點(diǎn)蝕或坑蝕，且據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，氯離子動(dòng)態(tài)水是靜態(tài)水腐蝕的1萬倍，所以我們就不得不關(guān)注氯離子對(duì)換能器的腐蝕作用。熱量表流量測(cè)量的原理是，通過測(cè)量超聲波在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)介質(zhì)中的速度變化值，進(jìn)而測(cè)量流體流速和流量。換能器是發(fā)射和接收超聲波信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的部件，當(dāng)發(fā)射板表面被腐蝕，形成局部凹陷，將直接影響超聲波信號(hào)的發(fā)射和接收，會(huì)導(dǎo)致超聲波信號(hào)發(fā)射角偏移，影響計(jì)量精度和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。太原市水中不僅氯離子含量高，鈣鎂離子含量也很高，水的硬度大，所以在正常使用過程中換能器容易結(jié)垢，在發(fā)射板表面形成局部凸面，嚴(yán)重時(shí)可在整個(gè)板面結(jié)垢。超聲波信號(hào)在水中傳播時(shí)由于水對(duì)其能量的吸收及水中雜質(zhì)對(duì)其的反射，原本其強(qiáng)度和振幅就會(huì)逐漸衰減，由于垢的存在，會(huì)首先阻隔信號(hào)發(fā)射，使換能器發(fā)射率減小，且使振幅衰減較大，到達(dá)另一個(gè)板面時(shí)，信號(hào)會(huì)很弱。同時(shí)，由于結(jié)垢形成凸面，使發(fā)射角發(fā)生變化，若角度偏移過大，另一個(gè)發(fā)射板則可能接收不到信號(hào)，致使流量無法計(jì)量，喪失計(jì)量功能。我們?cè)?jīng)對(duì)已使用過多年的熱計(jì)量表進(jìn)行過抽檢，結(jié)果部分不合格的熱計(jì)量表就是由于換能器腐蝕、結(jié)垢導(dǎo)致計(jì)量準(zhǔn)確度降低，無法達(dá)到正常計(jì)量要求。由此可見，熱計(jì)量表?yè)Q能器還需提高防腐技術(shù)，廠家可根據(jù)不同地區(qū)生產(chǎn)相應(yīng)防腐等級(jí)的換能器，另一方面，可拆卸除垢是換能器需具備的條件，但是如何在多次拆卸后仍能保持流量計(jì)量精度又是一大問題，需保證換能器位置及角度不因多次拆卸而改變。對(duì)于換能器腐蝕和結(jié)垢而導(dǎo)致超聲波信號(hào)發(fā)射角偏移的情況，建議可將反射板面積擴(kuò)大，使信號(hào)在偏移較大角度后仍可被接收而不偏離板面，同時(shí)可加大超聲波振幅，較大的振幅可保證信號(hào)被接收，而且當(dāng)阻值較大時(shí)，也可保證到達(dá)另一板面時(shí)有一定的信號(hào)強(qiáng)度。總之，換能器是超聲波熱計(jì)量表的核心部件，也是技術(shù)的關(guān)鍵，加強(qiáng)防腐、除垢技術(shù)是保證熱計(jì)量表精度和壽命的重要一環(huán)，如今市場(chǎng)上的熱表大多都達(dá)不到相應(yīng)的要求，這一內(nèi)容應(yīng)為今后熱計(jì)量表技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向。

2 熱計(jì)量表在安裝過程中的問題

2.1 熱計(jì)量表溫度傳感器反裝

在我市，熱量表由建設(shè)單位采購(gòu)并施工，溫度傳感器分為供水溫度傳感器(紅標(biāo))和回水溫度傳感器(藍(lán)標(biāo))，在熱量表實(shí)際安裝過程中，施工人員有時(shí)不注意會(huì)把供水溫度傳感器插到回水管上，回水溫度傳感器插到供水管上，從而造成正常供熱時(shí)溫差為負(fù)的情況，雖然熱量表在進(jìn)行熱量統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)溫差取絕對(duì)值，但仍對(duì)熱量計(jì)算有影響。

1)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)算時(shí)的影響。

熱量表通常安在供水管上，質(zhì)量流量qm應(yīng)為流經(jīng)表體的體積流量qy(流體流速與橫截面積乘積)與流體密度ρ的乘積，但此時(shí)密度為回水的密度值，從而造成熱量上的偏差。

2)對(duì)超聲波性能曲線的影響。

超聲波在流體不同溫度下傳播速度不同,50 ℃以下是隨溫度上升的，大概可以看成是線性，但是在50 ℃以上就會(huì)下降。所以在40 ℃～60 ℃之間是非線性的。

v=1 468+3.68(t-10)-0.027 9(t-10)2。

可以看出溫度傳感器裝反，超聲波波速將會(huì)出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響流體流速的測(cè)定。

所以當(dāng)溫度傳感器裝反，溫度值取錯(cuò)，對(duì)超聲波波速及流體質(zhì)量流量有很大影響，進(jìn)而對(duì)熱量值造成偏差。這就需要工程施工方在施工過程中嚴(yán)格把關(guān),同時(shí)熱力企業(yè)要積極監(jiān)督并在施工結(jié)束后進(jìn)行工程驗(yàn)收,運(yùn)行后還可通過遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)查找此類異常數(shù)據(jù),及時(shí)解決溫度傳感器裝反的問題。

2.2 熱計(jì)量表表體裝反

熱量表在安裝施工過程中，表體裝反的情況時(shí)有發(fā)生，施工單位在安裝過程中有時(shí)會(huì)不注意表體箭頭所示的流向，而造成安裝的流向與實(shí)際流向相反，這樣會(huì)造成部分表不計(jì)量(部分廠家表體裝反仍可計(jì)量)，給熱力企業(yè)造成損失，而這種情況只能通過遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，通過系統(tǒng)報(bào)警或供熱參數(shù)判斷，發(fā)現(xiàn)后去現(xiàn)場(chǎng)將表體重新安裝正確。

3 分戶熱計(jì)量供熱系統(tǒng)問題

3.1 水力平衡問題

分戶熱計(jì)量供熱系統(tǒng)由于每戶對(duì)室內(nèi)溫度的不同需求，用戶自行調(diào)節(jié)閥門以改變流量，而這種主動(dòng)調(diào)節(jié)使熱網(wǎng)水力工況發(fā)生很大變化，使系統(tǒng)長(zhǎng)期處于變流量狀態(tài)，水利失調(diào)嚴(yán)重，從而使得供熱計(jì)量的節(jié)能效果大打折扣。

如某住戶將閥門關(guān)小，那么相鄰的并聯(lián)用戶的流量一定發(fā)生變化，容易使近端用戶流量增大，末端用戶流量減小，使得末端用戶不得不開大閥門解決不熱問題，有時(shí)甚至需要熱力站提高水泵頻率或提高供水溫度來解決，這樣反而增加了供熱能耗。

所以對(duì)于系統(tǒng)節(jié)能而言首先要做到水力平衡。通過加裝動(dòng)態(tài)水力平衡閥,保證各并聯(lián)管路關(guān)鍵點(diǎn)的壓差恒定,使每一戶的流量只是因?yàn)樽陨砝渑枨笞兓{(diào)節(jié)溫控閥以改變,不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)中其他用戶流量變化而變化。

目前新建建筑在安裝熱計(jì)量裝置的同時(shí)，極少有安裝動(dòng)態(tài)水力平衡閥的，國(guó)家的相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)此雖有明確要求，但地方政策卻與之有背離,未對(duì)此有嚴(yán)格要求,這就使供熱計(jì)量的節(jié)能效果打了一定折扣。

3.2 室內(nèi)溫控閥問題

目前在我市，新建建筑很少有安裝室內(nèi)溫控閥，大部分安裝的是流量調(diào)節(jié)閥或普通球閥。溫控閥是通過感溫包感知周圍環(huán)境溫度，進(jìn)而調(diào)節(jié)閥芯位移以改變流量，達(dá)到用戶需求的溫度。而普通流量調(diào)節(jié)閥由于沒有溫度感應(yīng)裝置，只能通過人體感知，進(jìn)而手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開度，相比于溫控閥，其溫度感知滯后，流量調(diào)節(jié)精度低，使得用戶自主調(diào)節(jié)的節(jié)能效果大打折扣。由于溫控閥是開發(fā)商自主選擇安裝，為了節(jié)省成本，開發(fā)商會(huì)選擇安裝造價(jià)更低的流量調(diào)節(jié)閥或普通球閥，而地方政策對(duì)此也沒有強(qiáng)制要求，這樣給供熱計(jì)量調(diào)節(jié)造成了一定的影響。而這些都需要地方政府支持，加快制定相應(yīng)的強(qiáng)制要求，給予供熱計(jì)量更多政策上的支持。

供熱計(jì)量是降低我國(guó)建筑總能耗，節(jié)約居民供熱費(fèi)用，促進(jìn)供熱單位精細(xì)化管理的重要舉措，是利國(guó)利民的好事。在全面推進(jìn)供熱計(jì)量改革的過程中，需要政府、熱力企業(yè)、熱表廠家及施工單位共同努力、共同推進(jìn)。我們要不斷地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，堅(jiān)持不懈，迎難而上，為供熱計(jì)量事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。

Discussion on technical problems existing in heat metering

Sun Bo

(TaiyuanThermalPowerCompany,Taiyuan030001,China)

The thesis introduces the sub-distributing methods used in heat metering, and analyzes heat metering technology problems from aspects of heat meter body, heat meter installation and heat metering system, so as to promote specific management of heat supply units, which will be good for guarantee heat metering reform smooth.

heat meter, temperature sensor, indoor temperature control raft, ultrasonic wave

1009-6825(2017)18-0119-02

2017-04-07

孫 博(1990- )，男，助理工程師

TU833

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