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流量?jī)x表在節(jié)能監(jiān)測(cè)中的重要作用

2020-03-11

流量?jī)x表就是我們常見的流量計(jì),主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、環(huán)境保護(hù)、生物技術(shù)及能源計(jì)量等領(lǐng)域。近年來(lái)能源總耗泛濫,節(jié)能降耗已經(jīng)是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重中之重。那么流量?jī)x表主要在節(jié)能監(jiān)測(cè)上起到什么作用呢?

 

一、節(jié)能降耗已列為國(guó)家的重中之重

過(guò)去十年,我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速,但這是以高耗能為代價(jià)的,我國(guó)每百萬(wàn)美元產(chǎn)值的產(chǎn)品耗能達(dá)到1274噸標(biāo)準(zhǔn)煤,為水平的2.4倍;美國(guó)的2.5倍;歐盟的4.9倍;日本的8.7倍,這個(gè)數(shù)量無(wú)論從資源、生產(chǎn),還是從環(huán)保、安全、運(yùn)輸各方面考慮,都是難以為繼的。中央已下蕞大的決心,把節(jié)能降耗作為經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重中之重。我國(guó)工業(yè)能耗占總能源的68%,人民生活耗能僅占11.4%,因此節(jié)能的重點(diǎn)應(yīng)放在工業(yè)上,特別是高耗能產(chǎn)業(yè),如電力、冶金、鋼鐵、石化、建材、運(yùn)輸……。

二、流量?jī)x表在節(jié)能監(jiān)測(cè)中的重要作用

過(guò)去的事實(shí)說(shuō)明了,僅僅是自上而下地宣傳節(jié)能降耗是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必需將節(jié)能指標(biāo)落實(shí)到地方與企業(yè)的主要領(lǐng)導(dǎo),且列入政績(jī),才可能引起重視。而是否達(dá)到了指標(biāo),則必需采取科學(xué)的態(tài)變,通過(guò)儀表的監(jiān)測(cè)用數(shù)字來(lái)評(píng)估節(jié)能的效果。為此,中央責(zé)成有關(guān)部門制定了國(guó)標(biāo)GB17167-2006,即用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則并已于200711日公布實(shí)施。GB17167-2006中的五條(4.3.24.3.3,4.3.44.3.5,4.3.8)為強(qiáng)制條款,核心內(nèi)容為:凡用能達(dá)到一定規(guī)模的單位和設(shè)備都必需安裝能源監(jiān)測(cè)儀表,而且對(duì)用能的大小,監(jiān)測(cè)儀表的種類及準(zhǔn)確度等級(jí)都做了明確的規(guī)定。

在能源監(jiān)測(cè)儀表中,除電能用電表、固態(tài)煤用稱重儀表外,其他氣態(tài)、液態(tài)能源(如原油、成品油、重油、渣油、天然氣、液化氣、煤氣……)及載能工質(zhì)(水、蒸汽)都必需采用流量?jī)x表。即使對(duì)于固態(tài)能源煤,在流程工業(yè)連續(xù)作業(yè)時(shí),也可采用沖板式流量計(jì),或氣固二相微波流量計(jì)。因此,流量?jī)x表在能源監(jiān)測(cè)儀表中具有舉足輕重、無(wú)法替代的重要地位。

三、用于能源監(jiān)測(cè)流量?jī)x表的特點(diǎn)

影響流量?jī)x表的因素較多,為適應(yīng)這些要求,流量?jī)x表的類型也多達(dá)200種左右,如何合理選用,并非舉手之勞。本文限于篇幅,略去一般選型原則,重點(diǎn)談一下在能源監(jiān)測(cè)中應(yīng)注意的二個(gè)問題:

1、準(zhǔn)確度:在能源監(jiān)測(cè)中,流量?jī)x表的準(zhǔn)確應(yīng)放在重要的位置上,GB17167為此也作了合理、明確的規(guī)定。既然要求對(duì)節(jié)能降耗的效果,進(jìn)行準(zhǔn)確的量化,用數(shù)字說(shuō)明問題,流量?jī)x表則應(yīng)具有必要的準(zhǔn)確度,否則如準(zhǔn)確度低,知之渺渺,對(duì)節(jié)能效果不甚了解,何以正確評(píng)估?又如何對(duì)癥下藥改進(jìn)節(jié)能措施?當(dāng)然,也并非越準(zhǔn)確越好,準(zhǔn)確度高的儀表價(jià)格都較昂貴,還是應(yīng)針對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象,實(shí)事求是地合理選定,如測(cè)油品的儀表準(zhǔn)確度應(yīng)不小于0.5~1級(jí);測(cè)氣體能源為2~2.5級(jí);測(cè)載能工質(zhì)(水、水蒸汽)也可低至2~2.5級(jí)。

2、永jiu壓損:流量?jī)x表是評(píng)估節(jié)能降耗的重要工具,而其本身不僅不節(jié)能,還將耗能。這是由于當(dāng)流體流經(jīng)儀表中阻力件時(shí)將產(chǎn)生漩渦,如同機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的摩擦一樣,以減小流體壓力形式消耗能量。有些儀表如文丘利、超聲、電磁等雖無(wú)阻力件,流體也會(huì)與儀表壁面產(chǎn)生摩擦,產(chǎn)生較小一些的壓損。為維持工藝流程正常的運(yùn)行,必須加大泵(或風(fēng)機(jī))的動(dòng)力。這是由于安裝流量?jī)x表所引起的附加運(yùn)行費(fèi),這筆費(fèi)用因儀表結(jié)構(gòu)不同會(huì)有較大差異,選擇流量?jī)x表進(jìn)行節(jié)能評(píng)估,當(dāng)然應(yīng)選擇那些壓損小,耗能、年運(yùn)行費(fèi)低一些的儀表,言清行濁,適得其反當(dāng)然不是人們期望的。

以下計(jì)算了三種流量?jī)x表(孔板、內(nèi)錐、均速管)在不同管徑下的壓損,能耗及年運(yùn)行費(fèi)(計(jì)算略去),從表1所列數(shù)據(jù)可知,流量?jī)x表因壓損所需的年運(yùn)行費(fèi)不可忽視,是一個(gè)應(yīng)引起重視的問題!

3、說(shuō)明:表1的計(jì)算,假設(shè)了一些條件,如:流量按平均流速25m/s,介質(zhì)為空氣,溫度20,壓力102kpa,風(fēng)機(jī)效率為0.85,每年工作為365小時(shí),每天工作24小時(shí),電費(fèi)每千瓦小時(shí)0.8元??装?/span>β0.62;內(nèi)錐β0.7,參數(shù)如有變化,耗能及年運(yùn)行費(fèi)也有所不同,因此表1的數(shù)據(jù)只能對(duì)三種儀表的耗能,運(yùn)行費(fèi)做定性的評(píng)估。

四、幾種能源監(jiān)測(cè)流量?jī)x表的比較

1、節(jié)流裝置:基于節(jié)流產(chǎn)生差壓,測(cè)差壓的平方根可知流量大小。長(zhǎng)期以來(lái)這類儀表由于可承受惡劣的工況,且已有標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù),曾占據(jù)了流量?jī)x表的60~70%市場(chǎng),類型多達(dá)二、三十種。

經(jīng)典式:已建立、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn),以孔板、噴咀、文丘利為代表,其中孔板如表1所示,壓損較大,噴咀多用于測(cè)蒸汽,壓損僅次于孔板(見圖1)。當(dāng)管徑大于0.3米時(shí),建議不再選用,文丘利管壓損雖較小,但體積龐大,耗費(fèi)大量高耗能鋼材,制造、運(yùn)輸都非易事,選用也應(yīng)慎重。

內(nèi)錐:近3~5年內(nèi)宣傳力度很大,被認(rèn)為是一種壓損小、準(zhǔn)確度高,幾乎不要求直管段的儀表,其壓損在不同β(1),僅次于孔板,比噴咀略高,并不是節(jié)能儀表;其準(zhǔn)確度有人做過(guò)標(biāo)定*1,在大管徑下(D>300mm);流出系數(shù)的分散度約為5%。其主要優(yōu)點(diǎn)是采取了環(huán)形通道,具有整流效果,因而要求直管段長(zhǎng)度較其他節(jié)流裝置小得多,在管徑日益增大,現(xiàn)場(chǎng)難以滿足流量?jī)x表所需的直管段長(zhǎng)度,還是一個(gè)應(yīng)肯定的突出優(yōu)點(diǎn)。

低壓損管(lo-loss)相關(guān)資料公布已三十年,類似縮短了的文丘利管,主要特點(diǎn)是永jiu壓損小。

梭式*2:取內(nèi)錐、低壓損管二者之所長(zhǎng),具有環(huán)形通道可縮短前直管段長(zhǎng)度的優(yōu)點(diǎn);又具有lo-loss管節(jié)流后壓力恢復(fù)的功能,為專li產(chǎn)品。

2、插入式:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便,價(jià)廉,且可不斷流裝折,但準(zhǔn)確度較低,僅適用于大管道流量檢測(cè),在能源監(jiān)測(cè)中可用于準(zhǔn)確度要求不高的場(chǎng)合。

測(cè)點(diǎn)速:通過(guò)測(cè)管道中一點(diǎn)的流速推算流量的儀表,如雙文丘利管;插入式渦街、渦輪、電磁,皮托管。據(jù)ISO7145評(píng)估,準(zhǔn)確度為±3%,如直管段不足30D,準(zhǔn)確度將低于±5%*3

近在市場(chǎng)上推出一種類似變形皮托管的測(cè)管,蕞大優(yōu)點(diǎn)是不易堵塞,在管道上方安放三支,每支需用一個(gè)差壓變送器,價(jià)格較貴。據(jù)稱按ISO3966設(shè)計(jì),但并未達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)所要求在橫截面上安排20個(gè)測(cè)點(diǎn)的要求。有關(guān)文章對(duì)其做了誤差分析*4,并未考慮到速度分布不理想時(shí),影響準(zhǔn)確度蕞大的干擾系數(shù)γ*5。因此,測(cè)量誤差將會(huì)超出±3%。

測(cè)徑向多點(diǎn)流速:典型的儀表為均速管,由于測(cè)點(diǎn)多,準(zhǔn)確度可優(yōu)于測(cè)點(diǎn)速的插入式流量計(jì)。通常僅測(cè)橫截面直徑方向上的多點(diǎn)流速,在需提高準(zhǔn)確度時(shí),也可插互成900的二支均速管,則更符合ISO3966的測(cè)點(diǎn)要求。

3、無(wú)阻力件流量?jī)x表。這類儀表的特點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,管道內(nèi)無(wú)任何阻力件,壓損小、準(zhǔn)確高,是蕞有發(fā)展?jié)摿Φ牧髁績(jī)x表,如超聲、科氏、電磁、近五年市場(chǎng)年增長(zhǎng)率分別達(dá)到10.4%、6.9%2.4%。

電磁:在流量?jī)x表市場(chǎng)中雖居*,但僅可測(cè)電導(dǎo)率大于10-5S/cm的流體,不能測(cè)油品及天然氣等能源,只能測(cè)載能工質(zhì)水。

科氏:管內(nèi)雖無(wú)阻力件,但要求流體在儀表中流向轉(zhuǎn)1800,因此壓損較大,準(zhǔn)確度可高達(dá)±0.5%以上,管徑目前均小于0.25米,可用于貿(mào)易核算要求精確計(jì)量的場(chǎng)合。

超聲:可用于多種流體,準(zhǔn)確度可高達(dá)±0.5%,壓損小,量程比大,國(guó)內(nèi)外已制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),是蕞理想的能源監(jiān)測(cè)儀表。目前除價(jià)格較貴影響選用外,據(jù)用戶反映,在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中、抗噪聲性能還有待進(jìn)一步改善。

五、小結(jié)

1、儀表選型應(yīng)全面、理性。本文從能源監(jiān)測(cè)的角度出發(fā),強(qiáng)調(diào)了流量?jī)x表具有準(zhǔn)確度高、永jiu壓損小,價(jià)格低廉的幾個(gè)特點(diǎn)。從上所述,目前還沒有十全十美的儀表,有些儀表如孔板、科氏、容積式、雖然壓損大,但也有特點(diǎn),或是有標(biāo)準(zhǔn)可遵循(如孔板)、或是準(zhǔn)確較高,當(dāng)管徑不大時(shí),壓損的問題也并不突出,不必因噎廢食。因此,選型應(yīng)全面,綜合考慮,過(guò)分地夸大或貶低某一種儀表都是片面、不可取的。

2、發(fā)展趨勢(shì):目前流量?jī)x表有很多類型,處于一種春秋戰(zhàn)國(guó)的狀態(tài),但科技在飛速的發(fā)展,新型儀表如電磁、超聲、科氏,以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能完善,日益受到用戶的青睞。經(jīng)典式(孔板、噴咀、文丘利)或因壓損大,要求直管段過(guò)長(zhǎng)難以滿足等缺點(diǎn),市場(chǎng)發(fā)展呈下降趨勢(shì),年增長(zhǎng)率為-2.3%。新的節(jié)流裝置也在不斷地涌現(xiàn),所以新型流量?jī)x表取代經(jīng)典式傳統(tǒng)儀表將是一個(gè)較漫長(zhǎng)的過(guò)程,并非一朝一夕之事。

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