如何选用能源监测流量仪表

发布时间:2012-10-24

一 节能形势严峻,不能再掉以轻心

我国制定了国标GB17167(用能单位能源计量器具配备和管理通则),要求耗能达一定水平的单位及设备都必须安装仪表进行监测,用科学的方法,以数字来评估节能降耗的效果。

二 流量仪表在能源监测中的重要地位

在GB17167标准中,有五条(4.3.2,4.3.3,4.3.4,4.3.5,4.3.8)为强制条款,它规定了用能达到一定水平的单位与设备必须安装监测仪表,而且对监测仪表种类及其准确度等级都做了明确规定。

在能源监测仪表中,除电能用电表、固态能源煤用称重仪表外,其他气态、液态能源(如原油、成品油、重油、渣油、天然气、煤气、液化气……)以及载能工质(水、蒸汽)都必须采用流量仪表,在流程工业连续作业时,固态煤也可用冲板式流量计或气固二相微波流量计。空气与水和蒸汽一样也是一种载能工质,如火电厂锅炉送风,用于风动工具的压缩空气;以空气为载体用管道来输送固体物质等,也应监测它的耗能。因此流量仪表是能源监测仪表中比重最大的重要仪表。

三 能源监测流量仪表的特点

1.永久压损不能太高

GB17167要求流量仪表监测能源、评估节能降耗的效果。而对绝大多数的流量仪表而言,因其阻力件(如孔板、内锥、漩涡发生体、检测杆等)都会产生不可恢复的压力损失,这种能耗如同机械运动中的摩擦一样是不可逆的,其大小取决于阻力件的形式,因此用这些能源监测流量仪表不仅不节能,而且还会消耗能量。有些耗能之大不可忽视(如孔板、漩进式等)。在此特定情况下,应力求选用那些能耗较小的流量仪表。

(1)永久压损计算公式。(可参见R.W.Miller流量测量工程手册)

(2)年运行费,流量仪表因其阻力件所造成的能耗,必需加大泵(或风机)的动力以维持正常的工艺流程,其年运行费应引起足够的重视。

(3)举例说明:计算孔板、内锥、均速管3种流量仪表在不同管径下的年运行费,介质为空气,流量按平均流速为25m/s,孔板b为0.62,内锥b为0.70,风机效率:0.85。电费若按每千瓦小时为0.8元人民币,计算结果列于表1。

2. 准确度不能太低

既然要求流量仪表对节能效果进行量化,用具体的数字来评估节能效果,就应具有必要的准确度。但也并非越准确越好,因为准确度高的仪表价格都十分昂贵。为此,GB17167针对监测对象做了合理、具体的规定;如测燃油量准确度应为0.5~1级;测气体燃料为2级;测载能工质可低至2~2.5级。

四 能源监测流量仪表的选用

1.节流装置

以节流为原理的流量仪表,种类较多,可经受较恶劣的工况,占流量仪表市场的50%以上。以下从节能角度提供几种:

(1)孔板,积累了数十年的使用经验,建立了数以万计的数据库,且具有国际国内的标准,也是目前装表率最大的一种仪表。但近二年公布实施了ISO5167新标准,进一步要求前直管段长度,应用面临较大的困境,从表1所列数据可看出,当管径大于0.3m后,由压损所引起的年运行费已十分可观,在强调节能降耗的今天,难以选用,在国内外的市场占用率均呈下降趋势。

(2)内锥(参阅本刊2006.9.P63~65)由美国McCrometer公司1986年推向市场,其特点为可测多相脏污流体(如焦炉煤气);且由于锥体形成了环形通道,具有整流作用,因而所要求的前直管段长度大大低于经典的节流装置,天津科特公司是研制、销售内锥的专业企业,其对内锥有关压损及准确度的研究、测试有如下结果。

(a)准确度

该公司对口径100~800mm的内锥,在水流量装置上进行了标定,其流出系数C的离散度为1.5~5.68%。该公司认为,当管径大于0.2m时,由于加工、安装的原因,将可能引入较大的误差。这里要强调的是,仪表的误差还应包括校验装置的不确定度。因此,并非有些文章介绍的为5%。

(b)压损

内锥的永久压损DPe为:

DPe=(1.3-1.25b)DP

式中,DP为输出差压。

根据不同的b值来计算孔板,内锥等流量仪表永久压损与输出差压的比值列于表2。数据表明:在b值较小时,内锥的压损与孔板十分接近(见图1);如果选用较大的b值,意味着环形通道加大,整流效果将降低,又引起准确度下降。从上述分析来看,内锥压损较大,仅次于孔板,特别是管径较大时其压损所引起的年运行费也是十分可观的(见表1),需要慎用。它并不是节能仪表,因此,“从节能降耗的要求来推广内锥流量计的必要性”(工业计量2005年3期P16-19)理由是不充分的。

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