流量測(cè)量在過(guò)程變量測(cè)量中相對(duì)較為復(fù)雜，流量計(jì)按測(cè)量類型分類有差壓式流量計(jì)、浮子式、容積式、渦街式、電磁式、超聲波式和科里奧利式等；按流量原理分類有力學(xué)原理、動(dòng)量守恒原理、電學(xué)原理和聲學(xué)原理等；按安裝方式分類有封閉管道，插入式等。本文選取均速管流量計(jì)中的德?tīng)査土髁坑?jì)、管道安裝式流量計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板以及新型節(jié)流裝置中的平衡流量計(jì)來(lái)進(jìn)行比較分析。
1三種流量計(jì)特點(diǎn)分析
a)標(biāo)準(zhǔn)孔板作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的一種，現(xiàn)在被廣泛使用，占整個(gè)流量計(jì)總數(shù)的7O以上，它可測(cè)量全部單相流體，包括液體、氣體、蒸汽以及部分混相流體。孔板憑借其價(jià)格低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)須標(biāo)定、安全可靠、使用期限長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，至今尚無(wú)任何一類流量計(jì)可與之比擬。
b)均速管流量計(jì)是通過(guò)測(cè)管道中直徑(圓管)或長(zhǎng)與寬(矩形管)上幾點(diǎn)的流速來(lái)推算流量的一種插入式流量?jī)x表，基于管道內(nèi)介質(zhì)的平均流速，進(jìn)而計(jì)算流量。均速管對(duì)管道內(nèi)的流體特性影響小，加工工藝簡(jiǎn)單，可以雙向測(cè)量。但對(duì)直管段要求較高，輸出差壓小，測(cè)量精度較低。由于均速管屬于非節(jié)流式流量計(jì)，所以壓損很小，運(yùn)行成本很低。
c)平衡流量計(jì)對(duì)傳統(tǒng)節(jié)流裝置進(jìn)行了很大的改進(jìn)，將節(jié)流原理由邊緣節(jié)流改為平衡節(jié)流。平衡流量傳感器是一個(gè)多孔的圓盤節(jié)流整流器，安裝在管道的截面上，當(dāng)流體穿過(guò)圓盤的函數(shù)孔時(shí)，流體將被平衡調(diào)整，渦流被最小化，形成近似理想流體，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置，可獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào)，根據(jù)伯努利方程計(jì)算出流量。
這種流量計(jì)的測(cè)量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5～10倍，流動(dòng)噪聲降低到傳統(tǒng)節(jié)流裝置的1／15，永久壓力損失約為1／3，壓力恢復(fù)快，最小直管段可以小于0．5D，沒(méi)有活動(dòng)的部件，安裝和使用非常方便簡(jiǎn)單，可省去大直管段，大大減少流體運(yùn)行所消耗的能量，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的節(jié)能儀表。
d)三種流量計(jì)中介質(zhì)流動(dòng)情況如圖1所示。
e)三種流量計(jì)的主要性能見(jiàn)表1所列。
2流量計(jì)運(yùn)行費(fèi)用分析
2．1能耗分析
流量?jī)x表運(yùn)行費(fèi)用主要是工作時(shí)的能量消耗，包括儀表內(nèi)部電力消耗以及測(cè)量過(guò)程中消耗的能量，即克服儀表因測(cè)量產(chǎn)生壓力損失的泵送能耗費(fèi)。
根據(jù)流量測(cè)量(節(jié)流式流量計(jì))原理，泵送能耗費(fèi)用計(jì)算公式：
其中，主要是壓損和流量決定泵送能耗費(fèi)用，以德?tīng)査土髁坑?jì)、平衡流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)孔板做壓損比較(為孔板的孔徑比，Ap為流量計(jì)產(chǎn)生的差壓)：
a)標(biāo)準(zhǔn)孔板壓損的經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)β=0．6時(shí)，
PL=0．6Δp；當(dāng)β=0．7時(shí)，PL=0．5Δp。
b)平衡流量計(jì)的壓損為PL=0．23Δp。
c)比較保守地計(jì)算，德?tīng)査偷膲簱p為PL=0．1Δp
2．2舉例說(shuō)明
2．2．1蒸汽測(cè)量
設(shè)測(cè)量介質(zhì)為過(guò)熱蒸汽，管徑為114mm，壓力為3．9MPa，溫度為450℃，在此溫度、壓力下其蒸汽密度為12．511kg／m。，介質(zhì)流量為5t／h。設(shè)備一年運(yùn)行365d，每天運(yùn)行24h，每度電電費(fèi)為0．8元，電動(dòng)機(jī)效率一0．8。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)值，孑L板、平衡流量計(jì)、德?tīng)査土髁坑?jì)產(chǎn)生的差壓值分別取16，12．8，1．6kPa測(cè)量時(shí)，功率損失分別為12．21，4．085，0．222kW，能耗換算成年度電費(fèi)分別為85568，28626，1555元。
因此，一年中孔板的直接運(yùn)行成本比平衡流量計(jì)高56942元；比德?tīng)査土髁坑?jì)高84013元。
2．2．2液體測(cè)量
設(shè)一水測(cè)量點(diǎn)位，管徑為219mm，壓力為0．2MPa，溫度為20℃，在此溫度、壓力下水密度為998．254kg／m。，流量為200t／h。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，孔板流量計(jì)、平衡流量計(jì)、德?tīng)査土髁坑?jì)產(chǎn)生的差壓值分別取25，2O，5．0kPa測(cè)量時(shí)，功率損失分別為0．963，0．322，0．035kW，能耗換算成年度電費(fèi)為6745，2257，245元。
因此，一年中孔板的直接運(yùn)行成本比平衡流量計(jì)高4488元；比德?tīng)査土髁坑?jì)高6500元。2．2．3氣體測(cè)量
設(shè)一氧氣測(cè)量點(diǎn)位，管徑為219mm，壓力為4．9MPa，溫度為180℃，標(biāo)況下空氣密度為L(zhǎng)4286kg／n~，在此溫度、壓力下空氣密度為42kg／m，流量為3．5×10m3／h。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，孔板、平衡流量計(jì)、德?tīng)査土髁坑?jì)產(chǎn)生的差壓值分別取20，16，2．0kPa；測(cè)量時(shí)的能耗換算成年度電費(fèi)分別為31895，10670，580元。
因此，一年中孔板的直接運(yùn)行成本比平衡流量計(jì)高21225元；比德?tīng)査土髁坑?jì)高31315元。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，選用德?tīng)査土髁坑?jì)與選用孔板流量計(jì)相比，每年節(jié)省的運(yùn)行成本是很可觀的，特別是高溫高壓蒸汽，使用德?tīng)査土髁坑?jì)將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。德?tīng)査土髁坑?jì)輸出差壓很小，導(dǎo)致壓損很低，尤其是管徑越大，壓損越低，從經(jīng)濟(jì)性考慮，是非常可觀的。而且，壓損小也意味著磨損小，壽命長(zhǎng)。另一方面，輸出差壓低，會(huì)直接導(dǎo)致測(cè)量精度低，對(duì)有些精度要求較高的重要場(chǎng)合，該流量計(jì)就顯得有些力不從心。且均速管流量計(jì)對(duì)內(nèi)徑和前后直管段有一定要求，使得其在有些場(chǎng)合的應(yīng)用也受到限制。
而平衡流量計(jì)相比標(biāo)準(zhǔn)孔板，經(jīng)濟(jì)性也得到很大提升，并且平衡流量計(jì)對(duì)前后直管段要求很低，對(duì)各種工況都具有良好的適用性，測(cè)量精度高，對(duì)重要場(chǎng)合尤其適用，且防堵能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，綜合性能好。
因此，從能源消耗角度來(lái)講，無(wú)論是均速管流量計(jì)或者平衡流量計(jì)都比傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)孑L板經(jīng)濟(jì)性高很多。由于孔板本身價(jià)格比較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，依然在流量計(jì)市場(chǎng)中起著重要的作用。在能耗高的場(chǎng)合，孔板逐步被均速管流量計(jì)或平衡流量計(jì)取代，因而在選擇流量計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮流量?jī)x表的綜合性能和長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)的能耗損失，根據(jù)不同的介質(zhì)工況和應(yīng)用場(chǎng)合，綜合考慮流量?jī)x表的正確率及運(yùn)行成本，使流量計(jì)的選用達(dá)到整體的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。
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