流量計(jì)的節(jié)能技術(shù)探析

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

流量計(jì)的節(jié)能技術(shù)探析

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

在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)記錄流量計(jì)的損耗，通過實(shí)驗(yàn)分析來確定相應(yīng)工作流程階段所需的耗材。同時(shí)，針對較大型的流量管道，應(yīng)該注意額外的耗能，可以設(shè)計(jì)永久壓損小的流量計(jì)，來降低能耗。分批分期將傳統(tǒng)的流量計(jì)進(jìn)行淘汰，這樣確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)，節(jié)約了更多的資源，從長遠(yuǎn)角度分析，有利于提高油田企業(yè)的盈利水平。

永久壓損畢托巴流量計(jì)V型錐流量計(jì)

油田計(jì)量單位能耗的發(fā)生，主要集中于流量計(jì)的使用，例如某油田使用的流量計(jì)，它是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置產(chǎn)生壓力差的原理來實(shí)現(xiàn)流量測量的。當(dāng)1臺孔板流量計(jì)正常運(yùn)行時(shí)，水泵需要附加動(dòng)力克服孔板的壓力損失，由壓力損失和流量計(jì)算出附加耗電量。每年都要多耗電數(shù)萬度，為解決此問題，提出開發(fā)和應(yīng)用節(jié)能降耗新技術(shù)，對高能耗、高物耗的設(shè)備和產(chǎn)品實(shí)行逐步淘汰制度。實(shí)施兩年后，僅管道流量輸出節(jié)約了110余萬元，由此可見，用新型的、能耗較小的流量計(jì)取代傳統(tǒng)的高耗能流量計(jì)是企業(yè)改革的方向。

1　孔板節(jié)流式流量計(jì)存在的問題

目前，工業(yè)企業(yè)使用的能源流量計(jì)量裝置應(yīng)用最廣泛的為孔板節(jié)流式計(jì)量流量計(jì)（占70%以上）。孔板節(jié)流式流量計(jì)的測量原理是流體通過節(jié)流裝置時(shí)，由于通過節(jié)流裝置的流體有限，流體將在節(jié)流孔板處收縮成束狀，流速加快，靜壓力降低，致使節(jié)流孔板前后產(chǎn)生壓力差，這種壓力差和流體流量成正比。另外，孔板節(jié)流式計(jì)量裝置長期在工業(yè)企業(yè)使用，對流體適應(yīng)性廣泛，具有完整的使用體系，技術(shù)成熟，但仍存在不足之處，主要問題如下：

1）裝置結(jié)構(gòu)較為笨重?？装骞?jié)流裝置的質(zhì)量平均在100kg左右，對于裝置中的管道需要進(jìn)行整體安裝，需用吊裝機(jī)械和其他機(jī)械設(shè)備配合使用，安裝要求較高、施工量較大、維護(hù)檢修難度較大。

2）流體通過節(jié)流裝置后產(chǎn)生了較大的永久壓損，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，永久壓損ppl=（0.5～0.6）ΔP，約為20～50kPa（節(jié)能型節(jié)流裝置永久壓損 ppl=0.3ΔP）。在檢測流量計(jì)量過程中，被測流體通過孔板節(jié)流裝置時(shí)會(huì)產(chǎn)生漩渦，在行進(jìn)的過程中流體和裝置不斷摩擦，流體自身存在的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能，在流體中以水蒸氣的形式消失，所以，節(jié)流后流體的靜壓力不等于節(jié)流前的靜壓力。

2　流量計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

為解決傳統(tǒng)流量計(jì)存在的不足，研發(fā)人員開發(fā)了節(jié)能高效的流量計(jì)量系統(tǒng)，以下2種流量計(jì)被廣泛應(yīng)用。

2.1畢托巴流量計(jì)

畢托巴流量計(jì)［1］具有測量介質(zhì)范圍廣（風(fēng)、煙、水、汽、氣、油）、耐高溫高壓、防堵、耐磨、耐腐蝕、壓力損失小、安裝簡便、無需維護(hù)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)質(zhì)性能，前景非常廣闊。

2.1.1畢托巴流量計(jì)的特點(diǎn)

1）畢托巴流量計(jì)的設(shè)計(jì)采用高精度探頭在風(fēng)洞或水洞上全量程標(biāo)定，探針直徑選擇為20mm的不銹鋼材料，在截面積很小的管道中壓力的損失也可降到最小甚至為零。

2）流量測量具有高準(zhǔn)確度、高強(qiáng)度和大量程比等性能。

3）該裝置構(gòu)造簡單、可靠性高。通過測量，該裝置內(nèi)部導(dǎo)壓管中無介質(zhì)流動(dòng)，阻斷了雜物和內(nèi)部管道的接觸，使測試具有高精度。

4）安裝方便。無論是直管段或是彎管段都能安裝，由傳統(tǒng)的直管段改進(jìn)為多種彎管段以及多倍管徑。

5）該裝置可以在線安裝和檢修，同時(shí)可直接顯示和流量相關(guān)的數(shù)據(jù)，憑借其智能特性可進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理，節(jié)省成本，準(zhǔn)確度高。

2.1.2與傳統(tǒng)孔板流量計(jì)的應(yīng)用對比

以Φ920×7mm的管道流量測量為例，采用控制變量法。壓力、工作溫度、介質(zhì)的密度分別為7 kPa、60℃、0.45kg/m3。假設(shè)電動(dòng)機(jī)效率 η為85%，工業(yè)電費(fèi)為0.7元/kWh，當(dāng)介質(zhì)體積流量（標(biāo)況） Qv為9.72m3/s時(shí)，對2種流量計(jì)進(jìn)行測量：

1）畢托巴流量計(jì)產(chǎn)生的差壓ΔP為0.14kPa，壓損系數(shù)為0.03，產(chǎn)生壓損 ppl=0.03×ΔP=0.03× 0.14kPa=0.0042kPa，功率損失 P=Qv·ppl/η= 9.72×0.0042÷85%=0.048kW，如果以電費(fèi)為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，則每年損失的電費(fèi)為294.34元。

2）孔板流量計(jì)規(guī)定 β為0.66，差壓ΔP為1.225kPa，壓損系數(shù)為0.5，壓損 ppl=0.5× ΔP= 0.5×1.225kPa=0.6125kPa，功率損失P= Qv·ppl/η=9.72×0.6125÷85%=7.004kW，以電費(fèi)為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，每年損失42948.53元。通過數(shù)據(jù)對比，得出畢托巴流量計(jì)的能耗較低，節(jié)能效果顯著。

2.2V型錐流量計(jì)

V型錐流量計(jì)［2］和傳統(tǒng)差壓式流量計(jì)的組成部分基本相同，都是由三閥組、引壓管、變壓變送器組成質(zhì)量流量測試系統(tǒng)。V型錐流量計(jì)是在管道的中心位置安裝一個(gè)椎體來控制節(jié)流，由于椎體前后差壓不同形成氣壓差，通過不同的氣壓測量流量。

2.2.1V型錐流量計(jì)的特點(diǎn)

1）V型錐流量計(jì)不僅可測量各種液體，而且對部分氣體、蒸汽和氣液兩相介質(zhì)也能較為準(zhǔn)確地測量。

2）V型錐流量計(jì)準(zhǔn)確度較高、量程寬、永久壓損小、無直管段要求等，是新一代節(jié)流裝置中的典型代表。

3）V型錐流量計(jì)對于氣體和蒸汽等介質(zhì)不僅能壓縮，而且還能實(shí)現(xiàn)溫度、壓力補(bǔ)償，組成質(zhì)量流量測試系統(tǒng)。由于椎體在管線中心位置懸掛，同流體的高速?zèng)_擊區(qū)域直接接觸，使高速區(qū)的流體和近管壁低速區(qū)的流體強(qiáng)制性相混合從而使流速中和，達(dá)到均勻化。

2.2.2與傳統(tǒng)孔板流量計(jì)的應(yīng)用對比

管道內(nèi)徑702.4mm，工作壓力12kPa，溫度70℃，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?8.39kPa，工作密度1.0326kg/m3，孔板類型采用流量為25000m3/h， β為0.6955。

在相同的條件下通過同等流量時(shí)，孔板的壓力損失為1.894kPa；V錐型流量計(jì)的壓力損失為0.479kPa，得出V型流量計(jì)比孔板型流量計(jì)能耗少12.283kWh。按照工業(yè)電費(fèi)0.7元/kWh，每年按300天計(jì)算，V型流量計(jì)比孔板型流量計(jì)節(jié)約2579.43元。由此得出，V錐型流量計(jì)在節(jié)能方面具有較大的潛力。

綜上所述，流量計(jì)被越來越多的工業(yè)企業(yè)所采用，企業(yè)單位在配備相應(yīng)能源計(jì)量器具和設(shè)施時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確掌握新型能源計(jì)量裝置的適應(yīng)性，合理利用流量計(jì)量裝置的優(yōu)勢和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多角度、多層次的計(jì)量節(jié)能。

［1］焦志平，高新彥，付增偉.畢托巴流量計(jì)在煤氣計(jì)量中的應(yīng)用［J］.2012（5）：68-70.

［2］孫淮清，王建中.流量測量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：23-25.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.003.014

2014-10-22）

李世超，2014年畢業(yè)于黑龍江科技大學(xué)（電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)），從事原油計(jì)量檢定工作，E-mail：83337031@qq.com，地址：黑龍江省大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心油氣水計(jì)量檢定站，710200。