CN113375742A - 一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置，热源和用户之间设有主蒸汽管道和旁通管道，主蒸汽管道上依次设有热源、关断阀III、关断阀I、压力变送器I、流量计I、热电阻I和用户；旁通管道的一端连接于关断阀III和关断阀I之间的主蒸汽管道上，另一端连接于热电阻I和用户之间的主蒸汽管道上；旁通管道上依次设有关断阀II、压力变送器II、流量计II、热电阻II；本发明对于大管径、小流量的工况准确测量；对于测量范围量程大的工况，能够全面测量，实现量程比1：100的测量跨度；当单台流量计因故障维修或需送检时，可切换至另一路流量计进行临时计量，在不间断用户用汽情况下，最大程度减少热源公司因设备维护、送检期间造成的用汽损失。

Description

一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置及其方法

技术领域

本发明属于长输热网蒸汽管道蒸汽计量技术领域，具体涉及一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置及其方法。

背景技术

长距离输送蒸汽时，所供蒸汽流量的大小会直接影响到蒸汽的质量，有可能会造成热量损失和满足不了用户的要求。而现有技术中，流量测量粗略误差大，流量越小测量误差越大，流量小于10％时，误差增大得很快，已经不能进行蒸汽量的准确计量。特别对于差压式流量计，不管是标准节流装置，还是平衡流量计，差压与流量的平方成比例，系统里最后是一个开平方环节，流量很小时，放大倍数很大，如差压有1％、4％的变化时，显示的流量的变化是10％、20％，因此即使管道内阀门关闭没有流量时，由于蒸汽这种可压缩流体的压力波动或电子设备的微小噪声所造成的微小差压信号，都会显示出可观的流量值。而且这也使在小流量阶段二次仪表的显示很不稳定。为了避免这种情况，本专利实现大小流量双管道测量。

发明内容

本发明提供一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置及其方法，以解决现有技术中对于小流量测量精度不高、测量跨度大、流量计可靠性不高等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置，包括热源1、关断阀I2、压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5、关断阀II6、压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9、流量演算器10、PLC11、关断阀III12、主蒸汽管道13、旁通管道14和用户15；

所述热源1和用户15之间设置有主蒸汽管道13和旁通管道14，

所述主蒸汽管道13上依次设置有热源1、关断阀III12、关断阀I2、压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5和用户15；

所述旁通管道14的一端连接于关断阀III12和关断阀I2之间的主蒸汽管道13上，所述旁通管道14的另一端连接于热电阻I5和用户15之间的主蒸汽管道13上；

所述旁通管道14上依次设置有关断阀II6、压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9；

所述压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5、压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9和PLC11均连接流量演算器10，所述关断阀I2和关断阀II6连接PLC11。

进一步的，所述流量计I4和流量计II8均为平衡式流量计，所述流量计包括依次设置于流量计管路上的流量计本体401、取压管402、针型阀403、冷凝容器404、无缝钢管405、中间接头406、终端接头407、三阀组408和差压变送器409，所述无缝钢管405的下端还连接有流量计截止阀410，所述流量计本体401安装于主蒸汽管道13或旁通管道14上。

进一步的，所述取压管402和差压变送器409之间距离为3～15m，取压管402与主蒸汽管道13的水平中心线成0～45°夹角范围内，所述取压管402至冷凝容器404之间的流量计管路保持1:10的坡度，取压管402低于冷凝容器404，以保证蒸汽中的冷凝水能够倒流至主蒸汽管道13中。

进一步的，所述流量计I4的量程为5t/h～50t/h，精度为±0.5％，所述流量计II8的量程为1t/h～5t/h，精度为±0.5％。

进一步的，所述热电阻I5和热电阻II9均为热电阻，所述热电阻包括设置于下端的铂电阻测温元件501和铠装芯双支502和设置于上端的活动卡套503和紫铜垫片504，设置于主蒸汽管道13和旁通管道14的温度计套管505和铂电阻套管506，所述铂电阻套管506的底部设置有封焊打光507，所述铂电阻测温元件501和铠装芯双支502插入温度计套管505和铂电阻套管506形成的凹槽内。

进一步的，所述压力变送器I3和压力变送器II7均为压力变送器，压力变送器包括依次设置于压力变送器路径上的针型阀301、冷凝容器302、无缝钢管303、中间接头304、终端接头305和压力变送器306，所述无缝钢管303的下端连接压力变送器截止阀307。

进一步的，所述流量演算器10内设有两排接口，上排接口设置有无线通讯收发器1001、关断阀I2的开动作信号接口1002、关断阀I2的关动作信号接口1003、关断阀I2的全开信号接口1004、关断阀I2的全关信号接口1005、流量计I4的接口1006、压力变送器I3的接口1007、热电阻I5的接口1008、UPS电池欠压报警接口1009和220V供电电源报警接口1010，下排接口设有无线通讯收发器1001、关断阀II6的开动作信号接口1011、关断阀II6的关动作信号接口1012、关断阀II6的全开信号接口1013、关断阀II6的全关信号接口1014、流量计II8的接口1015、压力变送器II7的接口1016、热电阻II9的接口1017、UPS电池欠压报警接口1009和220V供电电源报警接口1010。

进一步的，所述流量演算器10内还设有以太网接口1018，流量演算器10通过以太网接口1018连接以太网16从而连接PLC11。

一种供热管道蒸汽大小流量的测量方法，包括以下步骤：

S1、打开关断阀I2和关断阀III12，使蒸汽从主蒸汽管道13中流入，通过压力变送器I3、流量计I4和热电阻I5测出蒸汽压力、流量和温度；

S2、将蒸汽压力、流量和温度信号分别接入流量演算器10，流量演算器10设置高量程与低量程的自动计量功能，读取主蒸汽管道13的流量；

S3、通过PLC11现场进行关断阀I2和关断阀II6切换，当流量在0％～20％刻度量程范围内，自动打开旁通管道14上的关断阀II6，关闭主蒸汽管道13上的关断阀I2，切换至旁通管道14的流量计II8进行计量，流量演算器10读取旁通管道14小管流量参数；

S4、当流量在20％～100％刻度量程范围内，自动打开主蒸汽管道13上的关断阀I2，关闭旁通管道14上的关断阀II6，切换至主蒸汽管道13流量计进行计量，流量演算器10读取主管流量参数；

S5、现场流量演算器10内设置有无线通讯收发器1001，采用GPRS通讯方式将数据传输给电厂新建热网远程监测管理系统中，热网远程监测管理中心显示、记录现场发回的各种参数。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明对于大管径、小流量的工况能够选择合适的蒸汽管道，准确测量蒸汽流量，达到贸易结算的精度要求；对于测量范围量程比较大的工况，能够全面测量，实现量程比1：100的测量跨度；此外，当单台流量计因故障维修或需送检时，可切换至另一路流量计进行临时计量，在不间断用户用汽情况下，最大程度减少热源公司因设备维护、送检期间造成的用汽损失。

附图说明

图1是本发明中测量装置的结构示意图；

图2是本发明中流量计的安装示意图；

图3是本发明中热电阻的安装示意图；

图4是本发明中压力变送器的安装示意图；

图5是本发明中流量演算器的结构示意图；

图6是本发明中PLC的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置，包括热源1、关断阀I2、压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5、关断阀II6、压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9、流量演算器10、PLC11、关断阀III12、主蒸汽管道13、旁通管道14和用户15；所述热源1和用户15之间设置有主蒸汽管道13和旁通管道14，所述主蒸汽管道13上依次设置有热源1、关断阀III12、关断阀I2、压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5和用户15；所述旁通管道14的一端连接于关断阀III12和关断阀I2之间的主蒸汽管道13上，所述旁通管道14的另一端连接于热电阻I5和用户15之间的主蒸汽管道13上；所述旁通管道14上依次设置有关断阀II6、压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9；所述压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5、压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9和PLC11均连接流量演算器10，所述关断阀I2和关断阀II6连接PLC11。

作为一个优选方案，如图2所示，所述流量计I4和流量计II8均为平衡式流量计，所述流量计包括依次设置于流量计管路上的流量计本体401、取压管402、针型阀403、冷凝容器404、无缝钢管405、中间接头406、终端接头407、三阀组408和差压变送器409，所述无缝钢管405的下端还连接有流量计截止阀410，所述流量计本体401安装于主蒸汽管道13或旁通管道14上。所述取压管402和差压变送器409之间距离为3～15m，取压管402与主蒸汽管道13的水平中心线成0～45°夹角范围内，所述取压管402至冷凝容器404之间的流量计管路保持1:10的坡度，取压管402低于冷凝容器404，以保证蒸汽中的冷凝水能够倒流至主蒸汽管道13中。所述流量计I4的量程为5t/h～50t/h，精度为±0.5％，所述流量计II8的量程为1t/h～5t/h，精度为±0.5％。

作为一个优选方案，如图3所示，所述热电阻I5和热电阻II9均为热电阻，所述热电阻包括设置于下端的铂电阻测温元件501和铠装芯双支502和设置于上端的活动卡套503和紫铜垫片504，设置于主蒸汽管道13和旁通管道14的温度计套管505和铂电阻套管506，所述铂电阻套管506的底部设置有封焊打光507，所述铂电阻测温元件501和铠装芯双支502插入温度计套管505和铂电阻套管506形成的凹槽内。

作为一个优选方案，如图4所示，所述压力变送器I3和压力变送器II7均为压力变送器，压力变送器包括依次设置于压力变送器路径上的针型阀301、冷凝容器302、无缝钢管303、中间接头304、终端接头305和压力变送器306，所述无缝钢管303的下端连接压力变送器截止阀307。

作为一个优选方案，如图5所示，所述流量演算器10内设有两排接口，上排接口设置有无线通讯收发器1001、关断阀I2的开动作信号接口1002、关断阀I2的关动作信号接口1003、关断阀I2的全开信号接口1004、关断阀I2的全关信号接口1005、流量计I4的接口1006、压力变送器I3的接口1007、热电阻I5的接口1008、UPS电池欠压报警接口1009和220V供电电源报警接口1010，下排接口设有无线通讯收发器1001、关断阀II6的开动作信号接口1011、关断阀II6的关动作信号接口1012、关断阀II6的全开信号接口1013、关断阀II6的全关信号接口1014、流量计II8的接口1015、压力变送器II7的接口1016、热电阻II9的接口1017、UPS电池欠压报警接口1009和220V供电电源报警接口1010。

作为一个优选方案，如图6所示，所述流量演算器10内还设有以太网接口1018，流量演算器10通过以太网接口1018连接以太网16从而连接PLC11。

一种供热管道蒸汽大小流量的测量方法，包括以下步骤：

S1、打开关断阀I2和关断阀III12，使蒸汽从主蒸汽管道13中流入，通过压力变送器I3、流量计I4和热电阻I5测出蒸汽压力、流量和温度；

S2、将蒸汽压力、流量和温度信号分别接入流量演算器10，流量演算器10设置高量程与低量程的自动计量功能，读取主蒸汽管道13的流量；

S3、通过PLC11现场进行关断阀I2和关断阀II6切换，当流量在0％～20％刻度量程范围内，自动打开旁通管道14上的关断阀II6，关闭主蒸汽管道13上的关断阀I2，切换至旁通管道14的流量计II8进行计量，流量演算器10读取旁通管道14小管流量参数；

S4、当流量在20％～100％刻度量程范围内，自动打开主蒸汽管道13上的关断阀I2，关闭旁通管道14上的关断阀II6，切换至主蒸汽管道13流量计进行计量，流量演算器10读取主管流量参数；

S5、现场流量演算器10内设置有无线通讯收发器1001，采用GPRS通讯方式将数据传输给电厂新建热网远程监测管理系统中，热网远程监测管理中心显示、记录现场发回的各种参数。

实施例1

在主蒸汽管道13用户15端设置压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5检测仪表。在旁路管道14设置仪表压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9检测仪表。由于蒸汽流量计测量是体积流量，体积×密度＝质量，故每套流量计需要配套一套温度、压力检测仪表。以上仪表信号分别接入流量演算器10。流量演算器10设置高量程与低量程的自动计量功能，分别读取主管道13和旁边管道14的流量。

在用户端主蒸汽管道13和旁路管道14仪表前分别设置关断阀I2和关断阀II6，现场设置小型PLC 11，达到如下计量切换功能：当流量在20％～100％刻度量程范围内，自动打开主蒸汽管道13关断阀I2，关闭旁路关断阀II6，切换至主管道13流量计I4进行计量，流量演算器10读取主蒸汽管道13流量参数；当流量在0％～20％刻度量程范围内，自动打开旁路管道14关断阀II6，关闭主蒸汽管道13关断阀I2，切换至旁路管道14流量计II8进行计量，流量演算器10读取旁路小管流量参数。用以扩大流量计测量的量程比。

热源1至用户15端蒸汽参数为：压力P＝0.8～1.2Mpa，温度T＝170～240℃，操作密度为3.54～5.67kg/m³。其中管道最小流量为：10t/h，正常流量为：30t/h，最大流量计为：45t/h。以上工况量程范围较大，流量范围为10t/h～45t/h，故选用大流量切换的测量方式。

实施例2

在主蒸汽管道13用户15端设置压力变送器I3、流量计I4、热电阻I5检测仪表。在旁路管道14设置仪表压力变送器II7、流量计II8、热电阻II9检测仪表。由于蒸汽流量计测量是体积流量，体积×密度＝质量，故每套流量计需要配套一套温度、压力检测仪表。以上仪表信号分别接入流量演算器10。流量演算器10设置高量程与低量程的自动计量功能，分别读取主管道13和旁边管道14的流量。

热源1至用户15端蒸汽参数为：压力P＝0.8～1.2Mpa，温度T＝170～240℃，操作密度为3.54～5.67kg/m³。其中管道最小流量为：1t/h，正常流量为：3t/h，最大流量计为：5t/h。以上工况量程范围较小，流量范围为1t/h～5t/h，故选用小流量切换的测量方式。这样便能全方位测量管道流量，保证测量精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，包括热源(1)、关断阀I(2)、压力变送器I(3)、流量计I(4)、热电阻I(5)、关断阀II(6)、压力变送器II(7)、流量计II(8)、热电阻II(9)、流量演算器(10)、PLC(11)、关断阀III(12)、主蒸汽管道(13)、旁通管道(14)和用户(15)；

所述热源(1)和用户(15)之间设置有主蒸汽管道(13)和旁通管道(14)，

所述主蒸汽管道(13)上依次设置有热源(1)、关断阀III(12)、关断阀I(2)、压力变送器I(3)、流量计I(4)、热电阻I(5)和用户(15)；

所述旁通管道(14)的一端连接于关断阀III(12)和关断阀I(2)之间的主蒸汽管道(13)上，所述旁通管道(14)的另一端连接于热电阻I(5)和用户(15)之间的主蒸汽管道(13)上；

所述旁通管道(14)上依次设置有关断阀II(6)、压力变送器II(7)、流量计II(8)、热电阻II(9)；

所述压力变送器I(3)、流量计I(4)、热电阻I(5)、压力变送器II(7)、流量计II(8)、热电阻II(9)和PLC(11)均连接流量演算器(10)，所述关断阀I(2)和关断阀II(6)连接PLC(11)。

2.根据权利要求1所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，所述流量计I(4)和流量计II(8)均为平衡式流量计，所述流量计包括依次设置于流量计管路上的流量计本体(401)、取压管(402)、针型阀(403)、冷凝容器(404)、无缝钢管(405)、中间接头(406)、终端接头(407)、三阀组(408)和差压变送器(409)，所述无缝钢管(405)的下端还连接有流量计截止阀(410)，所述流量计本体(401)安装于主蒸汽管道(13)或旁通管道(14)上。

3.根据权利要求2所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，所述取压管(402)和差压变送器(409)之间距离为3～15m，取压管(402)与主蒸汽管道(13)的水平中心线成0～45°夹角范围内，所述取压管(402)至冷凝容器(404)之间的流量计管路保持1:10的坡度，取压管(402)低于冷凝容器(404)。

4.根据权利要求3所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，所述流量计I(4)的量程为5t/h～50t/h，精度为±0.5％，所述流量计II(8)的量程为1t/h～5t/h，精度为±0.5％。

5.根据权利要求1所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，所述热电阻I(5)和热电阻II(9)均为热电阻，所述热电阻包括设置于下端的铂电阻测温元件(501)和铠装芯双支(502)和设置于上端的活动卡套(503)和紫铜垫片(504)，设置于主蒸汽管道(13)和旁通管道(14)的温度计套管(505)和铂电阻套管(506)，所述铂电阻套管(506)的底部设置有封焊打光(507)，所述铂电阻测温元件(501)和铠装芯双支(502)插入温度计套管(505)和铂电阻套管(506)形成的凹槽内。

6.根据权利要求1所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，所述压力变送器I(3)和压力变送器II(7)均为压力变送器，压力变送器包括依次设置于压力变送器路径上的针型阀(301)、冷凝容器(302)、无缝钢管(303)、中间接头(304)、终端接头(305)和压力变送器(306)，所述无缝钢管(303)的下端连接压力变送器截止阀(307)。

7.根据权利要求1所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，所述流量演算器(10)内设有两排接口，上排接口设置有无线通讯收发器(1001)、关断阀I(2)的开动作信号接口(1002)、关断阀I(2)的关动作信号接口(1003)、关断阀I(2)的全开信号接口(1004)、关断阀I(2)的全关信号接口(1005)、流量计I(4)的接口(1006)、压力变送器I(3)的接口(1007)、热电阻I(5)的接口(1008)、UPS电池欠压报警接口(1009)和220V供电电源报警接口(1010)，下排接口设有无线通讯收发器(1001)、关断阀II(6)的开动作信号接口(1011)、关断阀II(6)的关动作信号接口(1012)、关断阀II(6)的全开信号接口(1013)、关断阀II(6)的全关信号接口(1014)、流量计II(8)的接口(1015)、压力变送器II(7)的接口(1016)、热电阻II(9)的接口(1017)、UPS电池欠压报警接口(1009)和220V供电电源报警接口(1010)。

8.根据权利要求1所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置，其特征在于，所述流量演算器(10)内还设有以太网接口(1018)，流量演算器(10)通过以太网接口(1018)连接以太网(16)从而连接PLC(11)。

9.一种基于权利要求1-8任一所述的供热管道蒸汽大小流量的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、打开关断阀I(2)和关断阀III(12)，使蒸汽从主蒸汽管道(13)中流入，通过压力变送器I(3)、流量计I(4)和热电阻I(5)测出蒸汽压力、流量和温度；

S2、将蒸汽压力、流量和温度信号分别接入流量演算器(10)，流量演算器(10)设置高量程与低量程的自动计量功能，读取主蒸汽管道(13)的流量；

S3、通过PLC(11)现场进行关断阀I(2)和关断阀II(6)切换，当流量在0％～20％刻度量程范围内，自动打开旁通管道(14)上的关断阀II(6)，关闭主蒸汽管道(13)上的关断阀I(2)，切换至旁通管道(14)的流量计II(8)进行计量，流量演算器(10)读取旁通管道(14)小管流量参数；

S4、当流量在20％～100％刻度量程范围内，自动打开主蒸汽管道(13)上的关断阀I(2)，关闭旁通管道(14)上的关断阀II(6)，切换至主蒸汽管道(13)流量计进行计量，流量演算器(10)读取主管流量参数；

S5、现场流量演算器(10)内设置有无线通讯收发器(1001)，采用GPRS通讯方式将数据传输给电厂新建热网远程监测管理系统中，热网远程监测管理中心显示、记录现场发回的各种参数。

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