流量計的節能技術(shù)探析

油田計量單位能耗的發(fā)生，主要集中于流量計的使用，例如某油田使用的流量計，它是利用流體流經(jīng)節流裝置產(chǎn)生壓力差的原理來(lái)實(shí)現流量測量的。當1臺孔板流量計正常運行時(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算出附加耗電量。每年都要多耗電數萬(wàn)度，為解決此問(wèn)題，提出開(kāi)發(fā)和應用節能降耗新技術(shù)，對高能耗、高物耗的設備和產(chǎn)品實(shí)行逐步淘汰制度。實(shí)施兩年后，僅管道流量輸出節約了110余萬(wàn)元，由此可見(jiàn)，用新型的、能耗較小的流量計取代傳統的高耗能流量計是企業(yè)改革的方向。

1 孔板節流式流量計存在的問(wèn)題

目前，工業(yè)企業(yè)使用的能源流量計量裝置應用最廣泛的為孔板節流式計量流量計（占70%以上）�？装骞澚魇搅髁坑嫷臏y量原理是流體通過(guò)節流裝置時(shí)，由于通過(guò)節流裝置的流體有限，流體將在節流孔板處收縮成束狀，流速加快，靜壓力降低，致使節流孔板前后產(chǎn)生壓力差，這種壓力差和流體流量成正比。另外，孔板節流式計量裝置長(cháng)期在工業(yè)企業(yè)使用，對流體適應性廣泛，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(wèn)題如下：

1）裝置結構較為笨重�？装骞澚餮b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，需用吊裝機械和其他機械設備配合使用，安裝要求較高、施工量較大、維護檢修難度較大。

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

2 流量計中節能技術(shù)的應用

為解決傳統流量計存在的不足，研發(fā)人員開(kāi)發(fā)了節能高效的流量計量系統，以下2種流量計被廣泛應用。

2.1 畢托巴流量計

畢托巴流量計具有測量介質(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(jiǎn)便、無(wú)需維護、節能環(huán)保等優(yōu)質(zhì)性能，前景非常廣闊。

2.1.1 畢托巴流量計的特點(diǎn)

1）畢托巴流量計的設計采用高精度探頭在風(fēng)洞或水洞上全量程標定，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）流量測量具有高準確度、高強度和大量程比等性能。

3）該裝置構造簡(jiǎn)單、可靠性高。通過(guò)測量，該裝置內部導壓管中無(wú)介質(zhì)流動(dòng)，阻斷了雜物和內部管道的接觸，使測試具有高精度。

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

5）該裝置可以在線(xiàn)安裝和檢修，同時(shí)可直接顯示和流量相關(guān)的數據，憑借其智能特性可進(jìn)行遠程集中管理，節省成本，準確度高。

2.1.2 與傳統孔板流量計的應用對比

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7kPa、60℃、0.45kg/m³。假設電動(dòng)機效率η為85%，工業(yè)電費為0.7元/kWh，當介質(zhì)體積流量（標況）Q為9.72m3/s時(shí)，對2種流量計進(jìn)行測量：

1）畢托巴流量計產(chǎn)生的差壓ΔP為0.14kPa，壓損系數為0.03，產(chǎn)生壓損p_pl=0.03×ΔP=0.03×0.14kPa=0.0042kPa，功率損失P=Qv⋅p_pl/η＝9.72×0.0042÷85%＝0.048kW，如果以電費為評價(jià)標準，則每年損失的電費為294.34元。

2）孔板流量計規定β為0.66，差壓ΔP為1.225kPa，壓損系數為0.5，壓損p_pl=0.5×ΔP=0.5×1.225kPa=0.6125kPa，功率損失P=Qv⋅p_pl/η＝9.72×0.6125÷85%＝7.004kW，以電費為評價(jià)標準，每年損失42948.53元。通過(guò)數據對比，得出畢托巴流量計的能耗較低，節能效果顯著(zhù)。

2.2 V型錐流量計

V型錐流量計和傳統差壓式流量計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。V型錐流量計是在管道的中心位置安裝一個(gè)椎體來(lái)控制節流，由于椎體前后差壓不同形成氣壓差，通過(guò)不同的氣壓測量流量。

2.2.1 V型錐流量計的特點(diǎn)

1）V型錐流量計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)也能較為準確地測量。

2）V型錐流量計準確度較高、量程寬、永久壓損小、無(wú)直管段要求等，是新一代節流裝置中的典型代表。

3）V型錐流量計對于氣體和蒸汽等介質(zhì)不僅能壓縮，而且還能實(shí)現溫度、壓力補償，組成質(zhì)量流量測試系統。由于椎體在管線(xiàn)中心位置懸掛，同流體的高速沖擊區域直接接觸，使高速區的流體和近管壁低速區的流體強制性相混合從而使流速中和，達到均勻化。

2.2.2 與傳統孔板流量計的應用對比

管道內徑702.4mm，工作壓力12kPa，溫度70℃，當地大氣壓力98.39kPa，工作密度1.0326kg/m³，孔板類(lèi)型采用流量為25000m3/h，β為0.6955。

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

綜上所述，流量計被越來(lái)越多的工業(yè)企業(yè)所采用，企業(yè)單位在配備相應能源計量器具和設施時(shí)，應準確掌握新型能源計量裝置的適應性，合理利用流量計量裝置的優(yōu)勢和特點(diǎn)，實(shí)現多角度、多層次的計量節能。