流量?jī)x表的節(jié)能優(yōu)化

李世超（大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心）

在通過(guò)流量?jī)x表進(jìn)行工業(yè)流量計(jì)量的過(guò)程中，其能耗問(wèn)題主要來(lái)源于流量?jī)x表的具體應(yīng)用。在傳統(tǒng)工業(yè)流量計(jì)量中，孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表最為典型。但是此類(lèi)儀表卻存在能耗高、安裝維修不便等問(wèn)題。因此，為有效實(shí)現(xiàn)流量?jī)x表的節(jié)能優(yōu)化，就需要對(duì)其節(jié)能技術(shù)進(jìn)行深入分析，并通過(guò)先進(jìn)的流量?jī)x表來(lái)替代傳統(tǒng)的流量?jī)x表。

1 主要問(wèn)題分析

在傳統(tǒng)工業(yè)流量計(jì)量過(guò)程中，孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表應(yīng)用最為廣泛，這種流量?jī)x表的主要工作原理是讓液體在節(jié)流裝置中通過(guò)。因節(jié)流裝置中的空間有限，所以在流體進(jìn)入到該裝置之后，便會(huì)在截留孔板位置收縮為束狀，以此來(lái)加快流速、降低凈壓力，讓節(jié)流孔板前后形成壓力差，該壓力差與流體實(shí)際流量之間有著正比關(guān)系。這種流量?jī)x表在工業(yè)企業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用了很長(zhǎng)時(shí)間，它對(duì)于流體有著十分廣泛的適應(yīng)性，且應(yīng)用體系十分完善，技術(shù)也十分成熟[1]。

但是在具體應(yīng)用中，該流量?jī)x表依然具有很多問(wèn)題。首先是其裝置結(jié)構(gòu)十分笨重，這種流量裝置的重量約為100kg，裝置內(nèi)的所有管道都需要整體安裝，且使用過(guò)程中需要與吊裝機(jī)械以及其他的一些機(jī)械設(shè)備相配合，對(duì)于安裝方面也有著很高的要求，具有較大的施工量和維修難度。其次，在流體從該流量裝置中通過(guò)時(shí)，會(huì)有很大程度的永久壓損產(chǎn)生。根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其永久壓損可以達(dá)到20~50kPa[2]。在被測(cè)流體從該流量裝置中通過(guò)時(shí)，在電泵的驅(qū)動(dòng)作用下，將會(huì)伴隨著漩渦產(chǎn)生，導(dǎo)致液體和裝置之間不斷摩擦，進(jìn)而將流體自身所具有的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成熱能，然后以水蒸氣的形式從被測(cè)流體中消失。因此，就會(huì)加大材料和電能的消耗增加。

2 節(jié)能優(yōu)化分析

為實(shí)現(xiàn)流量?jī)x表的節(jié)能優(yōu)化，在具體的工業(yè)流量計(jì)量中，可通過(guò)更加高效、節(jié)能的流量?jī)x表來(lái)替代傳統(tǒng)的流量?jī)x表，以此來(lái)達(dá)到良好的節(jié)能效果，讓流量計(jì)量實(shí)現(xiàn)科學(xué)優(yōu)化[3]。

2.1 V錐形流量?jī)x表

V錐形流量?jī)x表屬于一種差壓形式的新型流量?jī)x表。有一個(gè)流線型圓錐體被設(shè)置在管道內(nèi)部，懸掛在該儀表自身的短管中心位置，與工藝管道連接。具體應(yīng)用中，椎體可以逐漸將工藝流體收縮進(jìn)短管內(nèi)壁，在工藝流體和錐形體之間的相互作用下，便可讓錐形體上游實(shí)現(xiàn)速度分布的重新整型[4]。通過(guò)這樣的方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)流速分布的良好改善，同時(shí)也可以讓一個(gè)壓力區(qū)間在錐形體上游形成，防止介質(zhì)中的雜物所導(dǎo)致的結(jié)垢和堆積，這樣便可讓裝置內(nèi)部的流量值保持恒定，而在流量值相同的情況下，V錐形流量?jī)x表會(huì)比傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式流量?jī)x表的壓差值小一半左右，這就顯著降低了永久性壓損。如果工程設(shè)計(jì)足夠合理，相比較傳統(tǒng)的孔板節(jié)流形式流量?jī)x表而言，V錐形流量?jī)x表的永久性壓損僅僅可達(dá)其1/4[5]。V錐形流量?jī)x表工作原理見(jiàn)圖1。

圖1 V錐形流量?jī)x表工作原理

例如，在某煉油硫磺回收工作項(xiàng)目中，富胺液流量用傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式以及V錐形這兩種類(lèi)型的流量?jī)x表來(lái)進(jìn)行測(cè)量，其流量為196m3/h。在通過(guò)相應(yīng)軟件計(jì)算之后得出，傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表平均壓力損失為26.94kPa/h；V錐形流量?jī)x表平均壓力損失為6.57kPa/h。因?yàn)閴毫p失會(huì)伴隨著材料和用電成本的增加，所以在改用V錐形測(cè)量?jī)x表之后，便可實(shí)現(xiàn)測(cè)量成本的進(jìn)一步節(jié)約。根據(jù)實(shí)際情況分析與計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在用V錐形流量?jī)x表替代傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表之后，每個(gè)流量?jī)x表平均每一年的運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約為5399.5元。

2.2 多孔孔板流量?jī)x表

多孔孔板形式的流量?jī)x表是近年來(lái)新興起的一種流量?jī)x表，這種儀表也被叫做多孔平衡形式流量?jī)x表，是一種先進(jìn)的節(jié)流裝置。在工業(yè)流量計(jì)量過(guò)程中，如果將多孔孔板流量?jī)x表用來(lái)替代傳統(tǒng)的孔板節(jié)流形式流量?jī)x表，將會(huì)達(dá)到良好的節(jié)能優(yōu)化效果[6]。

例如，在某聚丙烯生產(chǎn)項(xiàng)目中，需要對(duì)丙烯脫氣塔再沸器中的蒸汽進(jìn)行流量測(cè)量。具體測(cè)量中，該企業(yè)最初選擇的是傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表，但是因?yàn)楸敬雾?xiàng)目中對(duì)于工藝精度有著非常高的控制要求，需將精度控制在1%以內(nèi)，同時(shí)應(yīng)盡可能將測(cè)量過(guò)程中的壓力損失降低，且對(duì)于空間布局也具有一定的限制，在這樣的情況下，傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表并不能滿足該項(xiàng)目的實(shí)際測(cè)量需求[7]。基于此，企業(yè)便對(duì)原來(lái)的方案進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，選擇用多孔孔板形式的流量?jī)x表來(lái)替代傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表。借助于相應(yīng)的軟件來(lái)進(jìn)行了流量?jī)x表的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表和更換之后的多孔孔板形式流量?jī)x表進(jìn)行了對(duì)比，蒸汽流量測(cè)量中2種儀表對(duì)比情況見(jiàn)表1。

表1 蒸汽流量測(cè)量中2種儀表對(duì)比情況

由此可見(jiàn)，在將多孔孔板形式的流量?jī)x表用來(lái)替代傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表之后，其壓力損失得到了顯著降低，相比較傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表來(lái)看，多孔孔板形式的流量?jī)x表壓力損失不足其30%。根據(jù)實(shí)際情況分析與計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在本次的節(jié)能優(yōu)化之后，每一個(gè)流量?jī)x表平均每年的費(fèi)用節(jié)約可以達(dá)到12769.8元。同時(shí)因?yàn)槎嗫卓装逍问降牧髁績(jī)x表應(yīng)用的是DN150型工藝管道口，施工中其直管段將會(huì)在最初設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上減少2.55m[8]。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)整體工程費(fèi)用的顯著節(jié)約，同時(shí)也可以為后續(xù)的工藝管道布設(shè)施工提供足夠的便利。具體施工中，在確保工藝計(jì)量實(shí)際要求的基礎(chǔ)上，如果可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，便可在實(shí)際應(yīng)用中獲得十分理想的節(jié)能效果。

2.3 畢托巴流量?jī)x表

畢托巴流量?jī)x表的適用范圍十分廣泛，在風(fēng)流量測(cè)量、煙流量測(cè)量、水流量測(cè)量、汽流量測(cè)量、氣流量測(cè)量以及油流量測(cè)量等方面都可發(fā)揮出充分優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，這種計(jì)量裝置對(duì)于高溫高壓也有著良好的耐受能力，并具有耐磨、防堵、耐腐蝕、安裝便捷、不需維修、壓力損失小和節(jié)能環(huán)保等的諸多優(yōu)勢(shì)[9]。憑借著這些優(yōu)勢(shì)，畢托巴流量?jī)x表已經(jīng)在當(dāng)今的流量計(jì)量領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。而在具體的工業(yè)流量計(jì)量過(guò)程中，如果將畢托巴流量?jī)x表用來(lái)替代傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表，將會(huì)實(shí)現(xiàn)其節(jié)能效果的良好優(yōu)化。

例如，在某石油管道的流量測(cè)量過(guò)程中，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的進(jìn)一步優(yōu)化，企業(yè)特對(duì)畢托巴流量?jī)x表和傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表進(jìn)行了比較，某石油管道流量測(cè)量中2種儀表對(duì)比情況見(jiàn)表2。

表2 某石油管道流量測(cè)量中2種儀表對(duì)比情況

通過(guò)表2對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，相比較傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表而言，畢托巴流量?jī)x表在壓差、壓損系數(shù)、壓力損失以及功率損失方面都實(shí)現(xiàn)了顯著降低。由此可見(jiàn)，用畢托巴流量?jī)x表來(lái)替代傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表，將會(huì)在油田管道流量計(jì)量中達(dá)到非常好的節(jié)能效果[10]。根據(jù)實(shí)際情況的分析與計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用畢托巴流量?jī)x表進(jìn)行流量計(jì)量?jī)?yōu)化之后，每個(gè)流量?jī)x表平均每年運(yùn)行費(fèi)用的節(jié)約可以達(dá)到42948.53元。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)流量計(jì)量的節(jié)能優(yōu)化，在具體的流量計(jì)量項(xiàng)目中，相關(guān)企業(yè)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采取適當(dāng)?shù)男滦土髁績(jī)x表來(lái)替代傳統(tǒng)孔板節(jié)流形式的流量?jī)x表，比如V錐形流量?jī)x表、多孔孔板流量?jī)x表以及畢托巴流量?jī)x表等。通過(guò)這樣的方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)流量?jī)x表節(jié)能效果的進(jìn)一步提升，同時(shí)也可以為企業(yè)節(jié)約更多的運(yùn)行成本，這對(duì)于流量?jī)x表的節(jié)能優(yōu)化以及工業(yè)領(lǐng)域的良好發(fā)展都將有著非常積極地促進(jìn)作用。