蒸汽热量计

   为了适应不同类型供气管网的应用，本仪表针对三种常见的供气管网，列出了五个能量计算公式，供用户选择。参数值2~6依次对应公式一、公式二、公式三、公式四、公式五。应根据所采用的具体测量方案选择相应的计算方式，说明如下：

蒸汽用户管网有两种情况，一种是冷凝水直接排放，另一种是冷凝水返回系统。前一种方案冷凝水的热能被白白浪费了，所以一般企业都尽可能采用冷凝水全部回收的供汽方案。不过，由于各种原因冷凝水直接排放的情况也很常见。针对这两种情况，现行的热量计量方案主要有如下A、B、C三种。

（1） 方案A：蒸汽入口单侧设测量点

 

该方案仅在蒸汽用户入口一侧安装测量仪表，分别测量进入用户的蒸汽流量、压力和温度。如图6.1所示： 

                                          

 

图6.1 方案A--入口单侧设测量点

     方案A对于冷凝水直接排放和冷凝水返回两种供热系统都可以采用，但是算法有所不同。

（a） 冷凝水直接排放时的算法

使用（1）式或（2）式计算蒸汽的热流量

     公式一   -------------       φ=q_m h_s      （1）

式中  φ---热流量，kJ/h;

       q_m---质量流量，kg/h;

       h_s ---蒸汽的比焓，kJ/Kg。

h_s =f（p测量值+大气压，t测量值）。

蒸汽所含的热量等于蒸汽的质量流量乘以蒸汽的热焓值。其中蒸汽焓值的计算有一个参考基点问题，按照蒸汽热量的定义，蒸汽焓值的计算基点（参考点）是零度水的焓值。因此在应用中普遍采用零度水的焓值作为计算基点。但是，因为锅炉进水的温度总是高于零度的，以零度水作为计算基点显然对供汽方有利。为了谋求公平，供需双方可以共同协商一个合理的焓值计算参考基点。比如以锅炉进水年平均温度下的热焓为基点。在算法上考虑到这种需求，计算式改为（2）。

  公式二  ----------   φ=q_m（ h_s－h_{w t}）    （2）

式中  h_{w t} ---协商参考点温度（t）水的比焓，kJ/Kg。

h_{w t} =f（p协商值，t协商值）。

公式（1）和（2）同时适用于饱和蒸汽和过热蒸汽的热量计算。

（b） 冷凝水返回系统时的算法

方案A用于冷凝水返回系统时，需要考虑回水的热量，使用公式（3）进行计算。

公式三  -------------   φ=q_m（ h_s－h_{w p}）    （3）  

式中  h_{w p}---回水的比焓，kJ/Kg。

 h_{w p}= f（p测量值+大气压，t饱和值）。

在这里，回水需要按照饱和水对待，并且按照入口的压力计算出口饱和水的比焓。这是本算法可能产生计量误差的原因。回水经常含有一些饱和蒸汽，完全按照饱和水计算比焓，对供热方有利；出口处的压力肯定低于入口处，按照入口处的压力计算饱和水的热焓又对用户有利。这也算是一种利益平衡。

公式（3）同时适用于饱和蒸汽和过热蒸汽的热量计算。

（2） 方案B：蒸汽入口和出口双侧设测量点

该方案分别在蒸汽用户入口和出口侧安装测量仪表，测量蒸汽流量、压力和温度。如图6.2：                   

图6.2 方案B--入口和出口双侧设测量点

     当冷凝水返回系统时，如果是饱和蒸汽也可以选用方案B。使用公式（4）进行热量计算。

公式四  -------------    φ=q_m（ h_s－h_{w t}）    （4）  

式中  h_s ---- 饱和蒸汽的比焓，kJ/Kg。

      h_s = f（p测量值+大气压，t饱和值）。

h_{w t}---回水的比焓， kJ/Kg。

      h_{w t} = f（p饱和值，t测量值）。

（4）式与（2）式在形式上完全相同，只是“h_{w t}”的含义不同。

方案B只适用于饱和蒸汽的热量计算，因为入口的蒸汽只设立了压力测点。

（3） 方案C：四个测量通道输入的蒸汽热量的计量系统

    上述方案A和B都只有流量、压力（表压）和温度三个输入通道，两个方案虽然存在明显的缺陷，但是它们在实践中应用很多，究其原因，主要是因为目前国内市场上销售的热量积算仪基本上都只具有3个输入通道。为了使蒸汽热量计量方案更合理，本仪表特增设了第4个通道。

该方案在蒸汽用户入口处设置蒸汽流量、压力和温度检测点，在出口侧设置一个温度测点。如图6.3所示：

图6.3 方案C—四通道测量输入

蒸汽在输送的过程中经常存在过热和饱和两种性质之间的变化，使用本方案为流量和热量计量对蒸汽性质变化的适用性，提供了条件。

方案C仍然采用热量计算公式（5）。（5）式与（4）式的形式相同，但是蒸汽的焓值计算有所区别。由于蒸汽入口增加了一个测温点，因此方案C既适用于饱和蒸汽也适用于过热蒸汽。

公式五  ----------------    φ=q_m（ h_s－h_{w t}）    （5）   

式中  h_s---蒸汽的比焓，kJ/Kg。

      h_s = f（p测量值+大气压，t₁测量值）。

h_{w t}---回水的比焓，kJ/Kg。

      h_{w t} = f（t₂测量值，p饱和值）。

— 热能单位

参数值0~8依次对应KJ/h、MJ/h、GJ/h、KCal/h、MCal/h、GCal/h、KWh/h、MWh/h、GWh/h。对应得累积热能的单位为：KJ、MJ、GJ、KCal、MCal、GCal、KWh、MWh、GWh。

— 参考温度

计算方式公式二中用到的“参考温度协商值”。该参数的小数点位置、量程范围、工程量单位均与入口温度测量通道（第一通道）相同。

— 参考压力（绝压）

计算方式公式二中用到的“参考压力协商值”。该参数的小数点位置、量程范围、工程量单位均与压力测量通道（第四通道）相同。

— 累积时间清零

该参数设为“开”时，停电累积界面中的“总停电时间”、“总上电时间”、“停电次数”均被清零，之后该参数自动变回“关”状态。

— 环境大气压力

根据现场的环境压强设置，一般为0.101Mpa 。该参数的小数点位置、量程范围、工程量单位均与压力测量通道（第四通道）相同。

6.2.6数据记录

— 记录间隔分

表示每隔多少分钟记录一次

— 记录间隔秒

表示每隔多少秒钟记录一次

— 记录方式

可选择循环记录和非循环记录两种方式。循环记录表示当所有扇区记录满后，从第0个扇区重新开始记录，新数据覆盖旧数据；非循环记录表示当所有扇区记录满后，停止记录。

6.2.7约定

— 小流量计费功能

小流量计费功能是指：双方可以约定一个“下限流量约定值”和一个“下限收费流量”两个可设置参数，当流量测量值低于“下限流量约定值”时，仪表则按“下限收费流量”积算。

当本参数设置为开时，仪表具备小流量计费功能，当本参数设置为关时，该功能关闭。

— 下限流量约定

即小流量计费功能中用到的“下限流量约定值”。设置范围0000~9999，当测量值＜该值时，仪表则按“下限收费流量”积算。

— 下限收费流量

即小流量计费功能中用到的“下限收费流量”。设置范围0000~9999，当测量值＜“下限流量约定值”时，仪表则按该值积算

— 小流量小数点

   下限流量约定和下限收费流量两个参数的小数点位置, 参数值0~3依次对应0000.、000.0、00.00、0.000。

— 停气判断功能

停气判断功能指：双方可以约定一个“停气温度标志值”和一个“停气压力标志值”。当测量值同时满足温度和压力标志值条件的时候，即判断为停汽状态。届时，仪表停止积算。

当本参数设置为开时，仪表具备停气判断功能，当本参数设置为关时，该功能关闭。

— 停气温度值

即停气判断功能中用到的“停气温度标志值”。当测量值（入口温度）小于该值时，若“停气判断功能”设置为“关”，则该参数设置无效。

该参数的小数点位置、量程范围、工程量单位均与入口温度输入通道相同。

— 停气压力值(表压)

即停气判断功能中用到的“停气压力标志值”。当测量压力值小于该值时，若“停气判断功能”设置为“关”，则该参数设置无效。

该参数的小数点位置、量程范围、工程量单位均与压力测量输入通道相同。

— 异常提示功能

判断蒸汽的工作区域，进行异常状况的提示及处理。

根据蒸汽入口的压力测量值p使用IF97饱和线方程，计算出该压力下的饱和温度ts，与温度测量值t进行比较：e= t-ts ，如果测量值低于饱和温度在2℃以内（0℃≥e≥-2℃），可以认为正常；否则，判定异常，发出异常提示：“请检查温度、压力测量值的正确性”。

理论上只要温度、压力测量点是纯蒸汽或是含有水的饱和蒸汽，则稳态下的蒸汽温度一定不低于该压力下的饱和温度值。但是在实际测量过程中，温度和压力测量的测量误差、大气压的变化以及可能存在的亚稳态影响，可能会出现蒸汽测量温度低于饱和温度德现象，但一般应在2℃以内。如果低于2℃以上，就有可能是由于温度或压力测量超差所致。如果-2℃≥e≥-5℃，正常进行热量的积算工作。当测量温度低更多的时候，自动停止积算，以保证结果的正确性。