論水流量計(jì)量與節(jié)能的關(guān)系

何成躍（大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心油氣水計(jì)量檢定站）

節(jié)能降耗工作與計(jì)量測試技術(shù)是密不可分的關(guān)系，而節(jié)能技術(shù)的進(jìn)步對計(jì)量技術(shù)提出了更高的要求，計(jì)量測試水平的高低、測試手段的合理性，以及所用測試儀器儀表的科學(xué)性對節(jié)能工作將產(chǎn)生直接的影響。因此，計(jì)量技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展對節(jié)能科技的發(fā)展將會(huì)起到很好的推動(dòng)作用。以下將詳細(xì)敘述水流量裝置改造在節(jié)能工作中的意義和作用。

1 背景與必要性

大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心下設(shè)的油氣水計(jì)量檢定站現(xiàn)有的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是1984年建成的。當(dāng)時(shí)它是我國比較大的靜態(tài)容積法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，水源穩(wěn)壓采用穩(wěn)壓容器法，水池有效容積100m3，最大流量限制在1000 m3/h以內(nèi)，檢定最大口徑是D N300。裝置采用D D Z-Ⅲ型電動(dòng)調(diào)節(jié)儀進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，使壓力恒定確保流量穩(wěn)定。由于當(dāng)時(shí)檢定針對的對象主要是普通水表，用累積量進(jìn)行計(jì)量，工作量器又比較大，因此，能夠滿足當(dāng)時(shí)歷史條件下檢定的需要。

由于歷史原因，水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想和檢定能力上都存在著局限性。首先檢定能力方面，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)檢定能力是150臺(tái)/年，而現(xiàn)在由于市場的不斷變化，僅大口徑流量計(jì)檢定能力就需要在3000臺(tái)/年左右。其次在流量穩(wěn)定性控制方面，由于那時(shí)我國的速度式水流量計(jì)產(chǎn)品還不成熟，檢定的儀表主要對象是螺翼水表、旋翼水表和高壓注水表，這些水表的檢定對流量穩(wěn)定性要求不高，所以，在當(dāng)時(shí)是能夠滿足水流量計(jì)量儀表檢定需要的。而最關(guān)鍵的就是該裝置的能耗比較高，鑒于此，本著建設(shè)能源節(jié)約型企業(yè)的目的出發(fā)，有必要對原有水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行改造，以適應(yīng)當(dāng)前節(jié)能工作的需要。

2 改造方案

本標(biāo)準(zhǔn)裝置采用靜態(tài)容積法與標(biāo)準(zhǔn)表比對法相結(jié)合的方式，共12個(gè)工作臺(tái)位。

2.1 工作原理

目前，水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測水表的工作原理主要有靜態(tài)容積法、質(zhì)量法和標(biāo)準(zhǔn)表比對法。

1）靜態(tài)容積法是將在單位時(shí)間內(nèi)流過被檢流量計(jì)的流體與單位時(shí)間內(nèi)流入工作量器的流體體積進(jìn)行比較，是一種經(jīng)典的水流量計(jì)量方法。但是它的檢定時(shí)間受工作量器的制約，工作量器太小，大流量沒法控制；工作量器太大，小流量檢定時(shí)間又太長。

2）質(zhì)量法是將在單位時(shí)間內(nèi)流過被檢流量計(jì)的流體質(zhì)量與單位時(shí)間內(nèi)流入秤中的流體質(zhì)量進(jìn)行比較。這種方法也是一種經(jīng)典的水流量檢定方法。它可以隨著流量的大小秤出不同的質(zhì)量，并在自動(dòng)化的程度上容易實(shí)現(xiàn)。如果采用質(zhì)量法建成D N500全套裝置需要資金1200萬元，投資成本比較高。

3）標(biāo)準(zhǔn)表比對法是現(xiàn)在各個(gè)檢定機(jī)構(gòu)對大批量水流量計(jì)采用的一種檢定和校準(zhǔn)方法。它的特點(diǎn)是簡單易行，可靠性也比較好。

在設(shè)計(jì)改造的這套裝置中，選用靜態(tài)容積法和標(biāo)準(zhǔn)表比對法相結(jié)合的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其測量誤差優(yōu)于0.2%。選用靜態(tài)容積法標(biāo)準(zhǔn)裝置其測量誤差優(yōu)于0.05%，可對D N300以下口徑標(biāo)準(zhǔn)表和準(zhǔn)確度等級高的被檢表進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)，并用標(biāo)準(zhǔn)表向下進(jìn)行量值傳遞，開展D N500（包括D N500）以下水介質(zhì)各種流量計(jì)的檢定。依托現(xiàn)有流程建1個(gè)口徑150 mm以下的質(zhì)量法流量校準(zhǔn)裝置，開展口徑D N150質(zhì)量流量計(jì)的檢定。該套檢定/校準(zhǔn)裝置準(zhǔn)確度水平定位比采油廠和供水公司高，和國家原油大流量計(jì)量站、大慶石化總廠計(jì)量中心處于同一水平，并利用標(biāo)準(zhǔn)表法檢定的高效率為用戶提供滿意服務(wù)占領(lǐng)市場。

2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1）對公稱直徑為400mm與300mm檢定流程使用單獨(dú)直管段，流程配有D N400、D N300截止閥和夾表器，共用D N300與D N150調(diào)節(jié)閥并聯(lián)在一起調(diào)節(jié)流量，共用D N400換向器，共用28m3和10m3工作量器。

2）對公稱直徑250、200、150mm配有D N250截止閥和夾表器，共用D N200與D N100調(diào)節(jié)閥并聯(lián)調(diào)節(jié)流量，共用D N300換向器和D N200換向器。為了加大D N250、D N150截止閥控制流程，共用12 m3與3m3工作量器。將D N（15～100）校驗(yàn)臺(tái)接入上一流程開展質(zhì)量流量計(jì)檢定。

3）在D N200換向器下接入一個(gè)6t衡器載有4 m3的工作量器作為質(zhì)量法標(biāo)準(zhǔn)器。

4）其他D N（15～100）校驗(yàn)臺(tái)位從原廠房搬遷過來安裝使用。

5）所有流程中配備溫度變送器、壓力變送器；工作量器用不銹鋼制作配有液位開關(guān)；直管段用4 mm不銹鋼板卷制，配有流型整流器，滿足前25 D、后15 D 要求。

6）DN（150～400）配有標(biāo)準(zhǔn)表組，由DN300、D N200、D N150組成，使用0.2%的電磁流量計(jì)。

7）選用5臺(tái)1200m3/h、200m3/h流量的泵，落地平面下安裝，利用現(xiàn)有水池的3個(gè)（400mm口徑2個(gè)，300mm口徑1個(gè)）上水口。水源穩(wěn)壓系統(tǒng)采用變頻器調(diào)速裝置與穩(wěn)壓罐相結(jié)合，使用50m3皮囊式穩(wěn)壓罐（水與氣體隔離）保證流量穩(wěn)定，節(jié)約電力。

8）計(jì)算機(jī)控制及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)：采用可編程控制器和接口板卡建立硬件系統(tǒng)，使用成熟可視化界面的操作軟件，從自動(dòng)控制到數(shù)據(jù)采集及處理自動(dòng)化完成，人機(jī)界面友好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

9）控制用氣源由2臺(tái)空氣壓縮機(jī)組成，配有儲(chǔ)氣罐、凈化裝置、氣動(dòng)原件等，為換向器、工作量器底閥等提供風(fēng)壓。

10）除流量調(diào)節(jié)閥采用電動(dòng)控制以外，流程中的其他所有閥使用手動(dòng)控制，降低成本。

2.3 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

本工藝設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格按照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中充分考慮計(jì)量檢定的量值溯源問題。

采用以下檢定規(guī)程：

◇JG 164—2000《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》

◇JJG 162—85《水表及其實(shí)驗(yàn)裝置檢定規(guī)程》

◇G 258—88《水平螺翼式水表檢定規(guī)程》

◇JG 198—1994《速度式流量計(jì)檢定規(guī)程》

◇JJG 897—1995《質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程》

2.4 檢測流程

水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測流程如圖1所示。

圖1 水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測流程

2.5 節(jié)能、節(jié)水措施

1）檢定介質(zhì)為清水，循環(huán)使用，半年更換一次。生活用水實(shí)行計(jì)劃限額用水，按計(jì)劃指標(biāo)用水，廣泛使用節(jié)水器具。

2）積極推廣應(yīng)用節(jié)水新工藝、新設(shè)備，降低用水單耗，抓好一水多用，廢水利用，提高水的重復(fù)利用率，解決節(jié)水問題。

3）工藝設(shè)備的選型將低能耗作為一個(gè)重要的指標(biāo)，控制操作費(fèi)用、維修費(fèi)用，以達(dá)到降低成本的目的。

4）選用綠色照明器具，如金屬鹵化物燈、電子鎮(zhèn)流器、高效節(jié)能熒光燈等。

5）選用的電氣設(shè)備應(yīng)是性能先進(jìn)、高效低耗、安全可靠并取得國家認(rèn)證的合格產(chǎn)品。

2.6 實(shí)施效果

改造完成后的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置投入運(yùn)行后，經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)，與原裝置相比，新裝置在節(jié)能、節(jié)水方面效果極其明顯，具體表現(xiàn)如下：

1）在檢定過程中，新老裝置都用30kW 水泵供水，其耗電量所需費(fèi)用按每千瓦時(shí)0.936元計(jì)算，則水泵運(yùn)行1 h電費(fèi)28.08元。用7.5 kW 空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣，同樣，其耗電量所需費(fèi)用按每千瓦時(shí)0.936元計(jì)算，則空氣壓縮機(jī)運(yùn)行1 h電費(fèi)7.02元。

2）據(jù)統(tǒng)計(jì)，在具體檢定工作中，若被檢表為D N100mm的冷水表，按照規(guī)程要求，檢定點(diǎn)分別為60、18、4.8m3/h；檢定這樣一塊表，用原裝置檢定耗時(shí)為（3+10+37.5）min，其他時(shí)間10min，共計(jì)耗時(shí)60.5 min；而用新裝置檢定耗時(shí)為（1+1+1）min，其他時(shí)間10min，共計(jì)耗時(shí)13min。按照這一速度進(jìn)行檢定，若每天檢定10臺(tái)此類冷水表，則用原裝置耗時(shí)60.5×10=600.5 min≈10.01 h，這時(shí)原裝置供水水泵消耗電費(fèi)為28.08×10.01≈281.08元，空氣壓縮機(jī)消耗電費(fèi)為7.02×10.01≈70.27元，一共消耗電費(fèi)281.08+70.27=351.35 元；而用改造后的新裝置檢定耗時(shí)為13×10=130min≈2.17 h，這時(shí)新裝置供水水泵消耗電費(fèi)為28.08×2.17≈60.93元，空氣壓縮機(jī)消耗電費(fèi)為7.02×2.17≈15.23元，合計(jì)60.93+15.23=76.16元。

按照上述檢定速度計(jì)算，如果月工作量為220塊的D N100mm冷水表，則用原裝置檢定消耗電費(fèi)7729.70元，而用新裝置檢定消耗電費(fèi)1675.52元，則1 個(gè)月就可節(jié)約電費(fèi)6054.18元。由此可以看出，改造后的檢定裝置節(jié)能效果非常明顯。