供热贸易计量装置常见故障及分析

蔡攀

摘 要：本文针对工业供热贸易计量中出现的故障，进行原因分析并归纳其解决办法。只有严格按照规范要求对计量装置的各个测点进行安装、调试，才能保障设备的正常运行。

关键词： 贸易计量装置；积算仪；涡街流量计；补偿；干扰；故障

中图分类号：TU833 文献标识码：A

1 概述

依据国家对环境保护的要求，原企业用自备小锅炉供热的方式将逐步淘汰，区域集中供热已成为当前工业供热发展的趋势。热电厂或热力公司集中供热给用热企业，按照贸易计量表来结算费用，故贸易计量装置的准确性至关重要。为此，本文主要针对供热贸易计量装置在实际应用中的故障进行分析并总结其对应解决方法。

2 测量原理

2.1供热贸易计量装置：工业供热（蒸汽）多采用在供热母管上安装一台流量测量元件（差压流量计或涡街流量计）、一台压力变送器和一个热电阻，并将以上3个信号接入一台贸易型流量积算仪；专业人员根据实际工况和双方约定来对积算仪各参数项进行设置；积算仪所显示的流量数值为贸易结算的依据。单套供热贸易计量装置安装示意图1所示。

2.2流量测量（涡街流量计）原理简述：涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量计。流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示：

St为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为0.14-0.27。St是雷诺数的函数，St=f（l/Re）。

由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。

2.3压力测量和温度测量：由于蒸汽温度和压力等参数是处于变化和波动中，蒸汽的密度是变化的，参数不补偿修正，测量的结果会与实际流量有较大偏差。压力测量采用压力变送器测量，输出4～20mA信号；温度测量元件为热电阻；该两个信号接入积算仪，作为压力补偿和温度补偿用。

2.4流量积算仪：为热能贸易结算装置，接入流量测量元件信号、压力信号、温度信号，对流量元件的信号进行演算、通过温压补偿、积算并通过屏幕显示数值；该数值为供用热双方的结算依据。贸易积算仪通常有最小流量计费、停汽判断、掉电计量、分时计费等功能。

3 故障分析与探讨

3.1故障a：贸易计量装置计量偶尔偏差大。某热用户用热一直比较稳定，近期偶尔发生用汽量短时间段数值较大，高出平时用汽量许多现象。

分析与处理：由于故障发生时间不确定，很难直接对故障作出明确判断和处理。用排除法来查明故障，因贸易流量积算仪和流量测量元件均检定过，排除了测量装置硬件故障。压力和温度在流量积算仪显示均正常，排除了压力和测量元件故障导致温度压力补偿不准造成流量计量不准的情况。查仪表趋势，流量信号、温度、压力信号均有显示，排除了接线故障或虚接的情况。通过仪表记录趋势，对流量计量异常的时段进行研究分析，发现均有短时间大流量现象，且时间段均不一致。初步分析是这些时间段瞬时流量较大导致流量计量偏大；对瞬时流量较大时段进行调查发现，该用户在此时间段用汽量最低（人员交接班或车间停产）；此段时间蒸汽压力为9.7Mpa，温度为170℃。此工况蒸汽为饱和蒸汽，管道内为汽液混合物，对该段运行人员进行询问，得知因短时间停汽，管路有自动疏水阀，未开手动排水阀。组织人员到现场对仪表安装方式进行检查，该仪表安装如图2所示。

故障原因得出：因涡街流量计安装在水平管道的较低处，虽然安装有自动疏水阀，可以及时排除管道内的蒸汽冷凝液，符合要求。但因疏水阀故障，有内漏现象；此时客户未用汽，但供汽总阀未关，当蒸汽变成饱和蒸汽，汽水混合物在管道内流动，对流量计产生涡流信号，积算仪开始计量。解决方案：将涡街流量计安装在较高段位置；如图3所示，并更换故障的自动疏水阀。

扩展分析：此类为安装或使用不当导致的流量计量误差大的现象。原因通常如下：（1）涡街流量计的选型、安装、介质、接线等不规范。（2）流量计信号处理器或流量积算仪参数设置不正确。（3）测量蒸汽和测量气体时，测温元件或测压元件安装不正确或测量不准确而造成补偿不正确。（4）测量管道有泄漏点或未被发现的旁路。（5）选型不正确，涡街流量计工作在线性工作区之外，特别是测量低流速，高粘度的介质时，测量误差会较大。（6）涡街流量计在测量腐蚀性介质或比较脏污的介质时探头被污染。

3.2故障b：管道没有流量，流量积算仪有流量显示。某热用户在停汽期间，积算仪仍有流量累积，但在其用汽期间，表计量正常。

分析与处理：采用替换法对贸易流量积算仪进行更换，观察发现，仍有瞬时流量显示，但数值跳变不稳定，仪表显示流量元件输入的频率信号有数值。将涡街流量测量一次元件信号接入示波器，为一条直线，排除了流量测量一次元件发出信号的工况。对管道进行检查，未发现有震动现象；对周围运行设备进行检查，发现该设备电源由风机变频器柜引出。故障原因得出：变频器干扰产生的频率信号被积算仪演算计量。因正常用汽时间，流量测量有实测信号，外界信号干扰未有影响，故工作正常。解决方案：将仪表电源从另一稳定电源引出，并将仪表远离风机变频器安装，将涡街信号发生器的灵敏度稍稍调低，避免周边干扰信号对涡街流量传感器的影响，并对该信号线屏蔽线接线进行可靠规范接地；该故障得以解决。

扩展分析：此类故障典型是属于外界信号干扰导致流量计量不准故障。常有以下几种工况：（1）空间50Hz信号干扰；附近大功率的磁电吸合器；电解槽附近的电磁干扰；大功率电机和变压器附近的电磁干扰；噪声干扰等。（2）管道震动：管道的震动会对应力式涡街流量计较敏感，可在安装涡街流量计的两端加装减震接头或加固管道等措施。（3）信号处理电路的灵敏度太高，在无流量时，管道内的噪声或其它干扰信号被加以放大输出。（4）电流输出型的信号处理电路零漂也会显示出流量的输出。

3.3故障c：管道有流量，但流量积算仪没有输出信号。某用户新开始使用蒸汽，管道有蒸汽通过但无流量显示。

分析与处理：该仪表已检定，排除仪表故障工况；检查流量和压力温度信号在仪表均有数值显示，排除接线故障。初步推断是表计设置不正确，检查发现是流量积算仪所设的流量输入信号选选择与涡街的频率信号不符，依据说明书重新正确设置，故障解决。

扩展分析：此类为设置或接线补偿确的故障，常见原因如下：（1）电源故障。供电电源没有接入，电源接线不正确，供电电压不符合规定。（2）信号电缆接线不正确或断线，分体型涡街流量计检测元件连线与信号处理电路接线错误。（3）信号处理电路元器件故障；信号处理电路（表头）受潮或进水造成元器件的损坏。（4）介质温度过高，并超过了旋涡检测体的极限温度，造成旋涡检测体的损坏。（有些使用在常温状态下的涡街流量计在初次安装使用时，管道在用蒸汽吹扫时，未拆卸下涡街流量计，蒸汽吹扫时的高温造成常温检测元件的损坏）（5）管道内流量过小管道内流速过低或阀门开度太小，没有进入涡街流量计的测量范围。

结语

尽管采用温度压力补偿来对流量进行贸易结算的装置应用广泛且计量准确。然而，在调试和运行过程中仍可能会有不同类型的故障出现。所以，专业人员需结合运行现场的实际工况、用户的用热特点来排查故障。总之，应严格按照规范安装、调试供热计量设备，才能保障设备的健康可靠运行。

参考文献

（1）JGJ173-2009，供热计量技术规程[S].

（2）GB/T 17167-1997，工业能源计量器具配备和管理导则[A].

（3）菲波安乐涡街流量计使用说明书[Z].

（4）黄文.城市集中供热研究现状及发展趋势 [Z].endprint

摘 要：本文针对工业供热贸易计量中出现的故障，进行原因分析并归纳其解决办法。只有严格按照规范要求对计量装置的各个测点进行安装、调试，才能保障设备的正常运行。

关键词： 贸易计量装置；积算仪；涡街流量计；补偿；干扰；故障

中图分类号：TU833 文献标识码：A

1 概述

依据国家对环境保护的要求，原企业用自备小锅炉供热的方式将逐步淘汰，区域集中供热已成为当前工业供热发展的趋势。热电厂或热力公司集中供热给用热企业，按照贸易计量表来结算费用，故贸易计量装置的准确性至关重要。为此，本文主要针对供热贸易计量装置在实际应用中的故障进行分析并总结其对应解决方法。

2 测量原理

2.1供热贸易计量装置：工业供热（蒸汽）多采用在供热母管上安装一台流量测量元件（差压流量计或涡街流量计）、一台压力变送器和一个热电阻，并将以上3个信号接入一台贸易型流量积算仪；专业人员根据实际工况和双方约定来对积算仪各参数项进行设置；积算仪所显示的流量数值为贸易结算的依据。单套供热贸易计量装置安装示意图1所示。

2.2流量测量（涡街流量计）原理简述：涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量计。流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示：

St为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为0.14-0.27。St是雷诺数的函数，St=f（l/Re）。

由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。

2.3压力测量和温度测量：由于蒸汽温度和压力等参数是处于变化和波动中，蒸汽的密度是变化的，参数不补偿修正，测量的结果会与实际流量有较大偏差。压力测量采用压力变送器测量，输出4～20mA信号；温度测量元件为热电阻；该两个信号接入积算仪，作为压力补偿和温度补偿用。

2.4流量积算仪：为热能贸易结算装置，接入流量测量元件信号、压力信号、温度信号，对流量元件的信号进行演算、通过温压补偿、积算并通过屏幕显示数值；该数值为供用热双方的结算依据。贸易积算仪通常有最小流量计费、停汽判断、掉电计量、分时计费等功能。

3 故障分析与探讨

3.1故障a：贸易计量装置计量偶尔偏差大。某热用户用热一直比较稳定，近期偶尔发生用汽量短时间段数值较大，高出平时用汽量许多现象。

分析与处理：由于故障发生时间不确定，很难直接对故障作出明确判断和处理。用排除法来查明故障，因贸易流量积算仪和流量测量元件均检定过，排除了测量装置硬件故障。压力和温度在流量积算仪显示均正常，排除了压力和测量元件故障导致温度压力补偿不准造成流量计量不准的情况。查仪表趋势，流量信号、温度、压力信号均有显示，排除了接线故障或虚接的情况。通过仪表记录趋势，对流量计量异常的时段进行研究分析，发现均有短时间大流量现象，且时间段均不一致。初步分析是这些时间段瞬时流量较大导致流量计量偏大；对瞬时流量较大时段进行调查发现，该用户在此时间段用汽量最低（人员交接班或车间停产）；此段时间蒸汽压力为9.7Mpa，温度为170℃。此工况蒸汽为饱和蒸汽，管道内为汽液混合物，对该段运行人员进行询问，得知因短时间停汽，管路有自动疏水阀，未开手动排水阀。组织人员到现场对仪表安装方式进行检查，该仪表安装如图2所示。

故障原因得出：因涡街流量计安装在水平管道的较低处，虽然安装有自动疏水阀，可以及时排除管道内的蒸汽冷凝液，符合要求。但因疏水阀故障，有内漏现象；此时客户未用汽，但供汽总阀未关，当蒸汽变成饱和蒸汽，汽水混合物在管道内流动，对流量计产生涡流信号，积算仪开始计量。解决方案：将涡街流量计安装在较高段位置；如图3所示，并更换故障的自动疏水阀。

扩展分析：此类为安装或使用不当导致的流量计量误差大的现象。原因通常如下：（1）涡街流量计的选型、安装、介质、接线等不规范。（2）流量计信号处理器或流量积算仪参数设置不正确。（3）测量蒸汽和测量气体时，测温元件或测压元件安装不正确或测量不准确而造成补偿不正确。（4）测量管道有泄漏点或未被发现的旁路。（5）选型不正确，涡街流量计工作在线性工作区之外，特别是测量低流速，高粘度的介质时，测量误差会较大。（6）涡街流量计在测量腐蚀性介质或比较脏污的介质时探头被污染。

3.2故障b：管道没有流量，流量积算仪有流量显示。某热用户在停汽期间，积算仪仍有流量累积，但在其用汽期间，表计量正常。

分析与处理：采用替换法对贸易流量积算仪进行更换，观察发现，仍有瞬时流量显示，但数值跳变不稳定，仪表显示流量元件输入的频率信号有数值。将涡街流量测量一次元件信号接入示波器，为一条直线，排除了流量测量一次元件发出信号的工况。对管道进行检查，未发现有震动现象；对周围运行设备进行检查，发现该设备电源由风机变频器柜引出。故障原因得出：变频器干扰产生的频率信号被积算仪演算计量。因正常用汽时间，流量测量有实测信号，外界信号干扰未有影响，故工作正常。解决方案：将仪表电源从另一稳定电源引出，并将仪表远离风机变频器安装，将涡街信号发生器的灵敏度稍稍调低，避免周边干扰信号对涡街流量传感器的影响，并对该信号线屏蔽线接线进行可靠规范接地；该故障得以解决。

扩展分析：此类故障典型是属于外界信号干扰导致流量计量不准故障。常有以下几种工况：（1）空间50Hz信号干扰；附近大功率的磁电吸合器；电解槽附近的电磁干扰；大功率电机和变压器附近的电磁干扰；噪声干扰等。（2）管道震动：管道的震动会对应力式涡街流量计较敏感，可在安装涡街流量计的两端加装减震接头或加固管道等措施。（3）信号处理电路的灵敏度太高，在无流量时，管道内的噪声或其它干扰信号被加以放大输出。（4）电流输出型的信号处理电路零漂也会显示出流量的输出。

3.3故障c：管道有流量，但流量积算仪没有输出信号。某用户新开始使用蒸汽，管道有蒸汽通过但无流量显示。

分析与处理：该仪表已检定，排除仪表故障工况；检查流量和压力温度信号在仪表均有数值显示，排除接线故障。初步推断是表计设置不正确，检查发现是流量积算仪所设的流量输入信号选选择与涡街的频率信号不符，依据说明书重新正确设置，故障解决。

扩展分析：此类为设置或接线补偿确的故障，常见原因如下：（1）电源故障。供电电源没有接入，电源接线不正确，供电电压不符合规定。（2）信号电缆接线不正确或断线，分体型涡街流量计检测元件连线与信号处理电路接线错误。（3）信号处理电路元器件故障；信号处理电路（表头）受潮或进水造成元器件的损坏。（4）介质温度过高，并超过了旋涡检测体的极限温度，造成旋涡检测体的损坏。（有些使用在常温状态下的涡街流量计在初次安装使用时，管道在用蒸汽吹扫时，未拆卸下涡街流量计，蒸汽吹扫时的高温造成常温检测元件的损坏）（5）管道内流量过小管道内流速过低或阀门开度太小，没有进入涡街流量计的测量范围。

结语

尽管采用温度压力补偿来对流量进行贸易结算的装置应用广泛且计量准确。然而，在调试和运行过程中仍可能会有不同类型的故障出现。所以，专业人员需结合运行现场的实际工况、用户的用热特点来排查故障。总之，应严格按照规范安装、调试供热计量设备，才能保障设备的健康可靠运行。

参考文献

（1）JGJ173-2009，供热计量技术规程[S].

（2）GB/T 17167-1997，工业能源计量器具配备和管理导则[A].

（3）菲波安乐涡街流量计使用说明书[Z].

（4）黄文.城市集中供热研究现状及发展趋势 [Z].endprint

摘 要：本文针对工业供热贸易计量中出现的故障，进行原因分析并归纳其解决办法。只有严格按照规范要求对计量装置的各个测点进行安装、调试，才能保障设备的正常运行。

关键词： 贸易计量装置；积算仪；涡街流量计；补偿；干扰；故障

中图分类号：TU833 文献标识码：A

1 概述

依据国家对环境保护的要求，原企业用自备小锅炉供热的方式将逐步淘汰，区域集中供热已成为当前工业供热发展的趋势。热电厂或热力公司集中供热给用热企业，按照贸易计量表来结算费用，故贸易计量装置的准确性至关重要。为此，本文主要针对供热贸易计量装置在实际应用中的故障进行分析并总结其对应解决方法。

2 测量原理

2.1供热贸易计量装置：工业供热（蒸汽）多采用在供热母管上安装一台流量测量元件（差压流量计或涡街流量计）、一台压力变送器和一个热电阻，并将以上3个信号接入一台贸易型流量积算仪；专业人员根据实际工况和双方约定来对积算仪各参数项进行设置；积算仪所显示的流量数值为贸易结算的依据。单套供热贸易计量装置安装示意图1所示。

2.2流量测量（涡街流量计）原理简述：涡街流量计是根据卡门（Karman）涡街原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量计。流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示：

St为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为0.14-0.27。St是雷诺数的函数，St=f（l/Re）。

由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。

2.3压力测量和温度测量：由于蒸汽温度和压力等参数是处于变化和波动中，蒸汽的密度是变化的，参数不补偿修正，测量的结果会与实际流量有较大偏差。压力测量采用压力变送器测量，输出4～20mA信号；温度测量元件为热电阻；该两个信号接入积算仪，作为压力补偿和温度补偿用。

2.4流量积算仪：为热能贸易结算装置，接入流量测量元件信号、压力信号、温度信号，对流量元件的信号进行演算、通过温压补偿、积算并通过屏幕显示数值；该数值为供用热双方的结算依据。贸易积算仪通常有最小流量计费、停汽判断、掉电计量、分时计费等功能。

3 故障分析与探讨

3.1故障a：贸易计量装置计量偶尔偏差大。某热用户用热一直比较稳定，近期偶尔发生用汽量短时间段数值较大，高出平时用汽量许多现象。

分析与处理：由于故障发生时间不确定，很难直接对故障作出明确判断和处理。用排除法来查明故障，因贸易流量积算仪和流量测量元件均检定过，排除了测量装置硬件故障。压力和温度在流量积算仪显示均正常，排除了压力和测量元件故障导致温度压力补偿不准造成流量计量不准的情况。查仪表趋势，流量信号、温度、压力信号均有显示，排除了接线故障或虚接的情况。通过仪表记录趋势，对流量计量异常的时段进行研究分析，发现均有短时间大流量现象，且时间段均不一致。初步分析是这些时间段瞬时流量较大导致流量计量偏大；对瞬时流量较大时段进行调查发现，该用户在此时间段用汽量最低（人员交接班或车间停产）；此段时间蒸汽压力为9.7Mpa，温度为170℃。此工况蒸汽为饱和蒸汽，管道内为汽液混合物，对该段运行人员进行询问，得知因短时间停汽，管路有自动疏水阀，未开手动排水阀。组织人员到现场对仪表安装方式进行检查，该仪表安装如图2所示。

故障原因得出：因涡街流量计安装在水平管道的较低处，虽然安装有自动疏水阀，可以及时排除管道内的蒸汽冷凝液，符合要求。但因疏水阀故障，有内漏现象；此时客户未用汽，但供汽总阀未关，当蒸汽变成饱和蒸汽，汽水混合物在管道内流动，对流量计产生涡流信号，积算仪开始计量。解决方案：将涡街流量计安装在较高段位置；如图3所示，并更换故障的自动疏水阀。

扩展分析：此类为安装或使用不当导致的流量计量误差大的现象。原因通常如下：（1）涡街流量计的选型、安装、介质、接线等不规范。（2）流量计信号处理器或流量积算仪参数设置不正确。（3）测量蒸汽和测量气体时，测温元件或测压元件安装不正确或测量不准确而造成补偿不正确。（4）测量管道有泄漏点或未被发现的旁路。（5）选型不正确，涡街流量计工作在线性工作区之外，特别是测量低流速，高粘度的介质时，测量误差会较大。（6）涡街流量计在测量腐蚀性介质或比较脏污的介质时探头被污染。

3.2故障b：管道没有流量，流量积算仪有流量显示。某热用户在停汽期间，积算仪仍有流量累积，但在其用汽期间，表计量正常。

分析与处理：采用替换法对贸易流量积算仪进行更换，观察发现，仍有瞬时流量显示，但数值跳变不稳定，仪表显示流量元件输入的频率信号有数值。将涡街流量测量一次元件信号接入示波器，为一条直线，排除了流量测量一次元件发出信号的工况。对管道进行检查，未发现有震动现象；对周围运行设备进行检查，发现该设备电源由风机变频器柜引出。故障原因得出：变频器干扰产生的频率信号被积算仪演算计量。因正常用汽时间，流量测量有实测信号，外界信号干扰未有影响，故工作正常。解决方案：将仪表电源从另一稳定电源引出，并将仪表远离风机变频器安装，将涡街信号发生器的灵敏度稍稍调低，避免周边干扰信号对涡街流量传感器的影响，并对该信号线屏蔽线接线进行可靠规范接地；该故障得以解决。

扩展分析：此类故障典型是属于外界信号干扰导致流量计量不准故障。常有以下几种工况：（1）空间50Hz信号干扰；附近大功率的磁电吸合器；电解槽附近的电磁干扰；大功率电机和变压器附近的电磁干扰；噪声干扰等。（2）管道震动：管道的震动会对应力式涡街流量计较敏感，可在安装涡街流量计的两端加装减震接头或加固管道等措施。（3）信号处理电路的灵敏度太高，在无流量时，管道内的噪声或其它干扰信号被加以放大输出。（4）电流输出型的信号处理电路零漂也会显示出流量的输出。

3.3故障c：管道有流量，但流量积算仪没有输出信号。某用户新开始使用蒸汽，管道有蒸汽通过但无流量显示。

分析与处理：该仪表已检定，排除仪表故障工况；检查流量和压力温度信号在仪表均有数值显示，排除接线故障。初步推断是表计设置不正确，检查发现是流量积算仪所设的流量输入信号选选择与涡街的频率信号不符，依据说明书重新正确设置，故障解决。

扩展分析：此类为设置或接线补偿确的故障，常见原因如下：（1）电源故障。供电电源没有接入，电源接线不正确，供电电压不符合规定。（2）信号电缆接线不正确或断线，分体型涡街流量计检测元件连线与信号处理电路接线错误。（3）信号处理电路元器件故障；信号处理电路（表头）受潮或进水造成元器件的损坏。（4）介质温度过高，并超过了旋涡检测体的极限温度，造成旋涡检测体的损坏。（有些使用在常温状态下的涡街流量计在初次安装使用时，管道在用蒸汽吹扫时，未拆卸下涡街流量计，蒸汽吹扫时的高温造成常温检测元件的损坏）（5）管道内流量过小管道内流速过低或阀门开度太小，没有进入涡街流量计的测量范围。

结语

尽管采用温度压力补偿来对流量进行贸易结算的装置应用广泛且计量准确。然而，在调试和运行过程中仍可能会有不同类型的故障出现。所以，专业人员需结合运行现场的实际工况、用户的用热特点来排查故障。总之，应严格按照规范安装、调试供热计量设备，才能保障设备的健康可靠运行。

参考文献

（1）JGJ173-2009，供热计量技术规程[S].

（2）GB/T 17167-1997，工业能源计量器具配备和管理导则[A].

（3）菲波安乐涡街流量计使用说明书[Z].

（4）黄文.城市集中供热研究现状及发展趋势 [Z].endprint