能源监测流量仪表的特点与选用.docx

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1、能源监测流量仪表的特点与选用lihan导语：介绍了能源监测流量仪表的特点与选用。能源监测的必要性过去10年，我国GDP年增长率都到达10%以上，受世人瞩目。但这种高增长却是以高耗能为代价的。我国单位产值耗能程度为国际平均程度的2.5倍，分别为美国、欧盟、日本的2.5、4.9、8.7倍，每年耗煤达14.2亿吨。如“十一五GDP要翻一番，按目前的耗能程度，年产煤将近30亿吨，无论从资源、消费还是从平安、运输、环保的角度考虑，都是难以为继，无法承受的。“十五期间，中央曾下达了节能指标，要求在保证GDP增长前提下，单位耗能程度应下降1517%，而执行的结果却是上升了7%。再不狠抓节能，高耗能必将成为我

2、国经济进一步增长的瓶颈。因此，中央在“十一五期间将狠抓节能降耗，列为经济建立的重中之重，要求在确保GDP翻番的同时，单位产值耗能应下降20%。为确保贯彻施行制定了国际GB17167，要求耗能达一定程度的单位及设备都必须安装仪表进展监测，用科学的方法，用数字来评估节能降耗的效果。流量仪表在节能监测中的地位事实讲明，节能降耗仅宣传无济于事，必须立法，用详细的数字、指标进展监视，并落实到各级地方和企业指导。为此，制定了国标GB171672006，其中五条4.3.2，4.3.3，4.3.4，4.3.5，4.3.8为强迫条款，不仅规定了用能到达一定程度的单位与设备必须安装监测仪表，而且对用能的大小，监测

3、仪表的种类以及准确度的等级都做了明确的规定。在能源监测仪表中，除电能用电表、固态煤用称重仪表外，其他气态、液态能源如原油、成品油、重油、渣油、天然气、液化气、煤气，以及载能工质水蒸汽都必须采用流量仪表，即使对于固态煤，在流程工业连续作业时，也可采用冲板式流量计，或者气固二相微波流量计。因此，流量仪表在节能降耗监测中具有举足轻重、无法替换的重要地位。能源监测流量仪表的特点流量仪表的原理多达十余种，类型近200多，公道选用并非举手之劳，限于篇幅本文略去一般的选型规那么，着重谈一下在能源监测中选择流量仪表应留意的两个问题：能源监测中，流量仪表的准确度应放在重要的位置上，GB17167为此也做了公道、

4、明确的规定。既然要求流量仪表对节能降耗的效果进展准确的量化，它就应具有必要的准确度。否那么，知之渺渺，怎样评估节能效果，又怎样“对症下药，进一步采取节能措施呢？当然，也并非越准确越好，由于准确度高的仪表价格都特别昂贵，还应考虑企业的承受才能。因此GB17167实事求是地根据监测对象做了不同的要求：如测燃油流量，准确度应为0.51级；测天然气、煤气流量可为2级；而测水、水蒸汽流量可低至22.5级。这里要强调的是准确度，不是流量系数的分散度，还应包括校验装置的流量不确定度。因此，有些仪表，如测点速来推算流量的仪表如双文丘利、皮托管就不宜选为能源监测仪表，十分是在管径较大、直管段长度无法保证，管内流

5、速分布不理想的情况，更应防止。永久压损用于监测降耗的流量仪表，不仅本身不节能，而且还将以压力损失的形式消耗能源，耗能的大小取决于仪表的构造。当流体流过仪表内阻力件时，如孔板、喷咀、内锥、漩涡发生体、检测杆、靶，都将会在阻力件后产生漩涡，如同机械运动中的摩擦，这是一个不可逆等熵经过，将消耗流体的能量，使流体的压力不可能恢复到原来的数值。喷咀、内锥等流量仪表都会有这样的损失。丘利管虽有扩张段可使流体的动能转换为位能，也存在流体与管壁摩擦产生的压损，只是较漩涡产生的压损要小得多。永久压损计算公式：本文略，参见R、W、Miller流量测量工程手册。由于仪表内部的阻力件所造成的流体能量损失，将使流动减缓

6、，流量降低。为维持正常的工艺经过，必须加大泵或者风机的动力；增加的这局部动力是由于流量仪表的压损引起的。对有些仪表来讲，这是一个不菲的数字。以下计算了三种常用仪表孔板、内锥、均速管，在不同口径下的年运行费，列于表。以上计算流体为空气，流量按管内平均流速的25m/s计算，温度20，压力102kpa。风机效率为0.85，孔板为0.62；内锥为0.7；全年工作8760小时36524，电费每千瓦小时为0.8元人民币。如假设参数变化，结果会有不同。因此，上述计算结果只能做为不同仪表耗能的定性评估。表1所列的数据说明：当孔板口径大于0.3米；内锥口径大于0.5米时，年运行费过于宏大，难以令人承受。但当管径

7、较小时，仍可应用。均速管这类插入式仪表压损小，十分适用于大口径管道。几种类型流量仪表的选用这类仪表可经受恶劣的工况，占流量仪表市场50%以上的份额，历史悠久，根据应用中的问题，仍不断涌现新型的仪表。孔板积累了数十年的使用经历，建立了数以万计的数据库，同时具有国际、国内标准，目前的安装率也是最大的。但近两年公布了ISO5167新标准，进一步要求加长前直管段后，应用面临较大困境。从节能角度来看，它是压损最大的一类流量仪表。当管径较大时，压损所引起的年运行费令人难以承受，且还因无法知足直管段长度，准确度也无法保证，它在国内外市场中均已呈下降的趋势。由美国MCCROMETER公司1986年推出，由于流

8、体的冲刷，可用于多相脏污流体如焦炉煤气；且因锥体有整流作用，要求直管段长度仅几倍管径，在ISO5167新标准公布后，倍受业内关注。但有些宣传，如压损小、准确度高等言过其实。天津科特公司是研制、销售内锥的专业企业，对内锥的准确度及压损进展了系统的研究、测试，结果如下：准确度：对口径100至800mm的内锥进展了标定，结果列于表2。数据说明，当管径较大时，由于加工、安装的原因，所引起流出系数离散性也反映了准确度，可到达5%。压损：内锥的永久压损芇e计算公式为：芇e1.31.25b芇，芇为输出差压。根据不同b值，来计算孔板和内锥的永久压损占输出差压的比值列于表3。数据说明，内锥的压损，十分是在b值较

9、小，在0.40.45范围，与孔板特别接近；而假如选用较大的b值，意味着环形通道加大，整流效果将会降低，又会影响准确度，因此b值多项选择为0.550.65。因此，内锥流量计并不是节能仪表，从“节能降耗的要求来推广内锥流量计的必要性理由并不充分。罗洛斯管lo-loss入口锥角约40，在节流后有一个锥角约57的扩张段，流体可在不产生漩涡状态下使动能平稳地转化为位能，压损小，是一种节能仪表，但如要求较高的准确度，仍要求较长的直管段长度。2005年公布的专利产品，它取内锥环形通道要求直管道较短的优点，而避其压损较大的缺点；又取罗洛斯管无漩涡，动能有序恢复为位能的优点，在内锥加了一个尾锥形成梭体，因此压损

10、较低。此外，专利还为适应现场直管段较短，采取了一些措施以进步准确度。插入式以测管道内一点或者几点流速来推算流量的仪表。特点是构造简单、价廉、安装拆卸方便、压损小；但准确度往往只能到达25%，仅测一点流速的流量计，在直管段长度缺乏时，准确度可能低于3%，制约了它被选为能源监测仪表的空间，常用有以下几种：双文丘利管突出优点是构造简单，输出差压较大，但准确度根据ISO7145的评估，最好情况下也能到达3%，根本上无法知足能源监测仪表对于准确度的要求。热式低速性能较好，仅限于测干净、枯燥的气体，不仅直管段长度而且气体组分对准确度的影响都较大，准确度较低，不适用于能源监测。异型皮托管亦称测管近一、二年被

11、国内冶金行业广泛采用，用于测量废气转炉、焦炉煤气的一种插入式流量计，其构造类似于日本的异型皮托管见日本工业标准28808，优点在于垂直于管道轴线的切口，有利于废气中的固体粉尘及液滴排出，不似一般均速管易于堵塞；此外，它是单支标定，不存在均速管所测差压未必是管道平均流速差压的问题。由于其构造的特殊，其流速系数约为0.85，使用前必须标定。从能源监测的角度来评价这种仪表，压损小，可用于测脏污废气都是突出优点，而准确度是否能到达相关文章所介绍的为23%，那么令人质疑。它仅有的三个测点部位于管道上方，测点的位置及数目均未按ISO3966的要求，没有充分反映管道中的流速分布，文章在分析误差中“忽略了由于

12、流速分布不理想而引入的干扰系数。在直管段缺乏时，它将是最大的误差源。均速管均速管通过测管内多点流速来推算流量，一般准确度可到达1.52%，可用于能源监测中大管径且对准确度要求不太高的场合如测水，假如直管段缺乏，可在管道中相近截面同时插入二支均速管，互成90，测点的数目及位置根本可到达ISO3966的要求，至于易堵塞问题，可采取反吹法，也可汲取测管的优点，设计一种既有均速管易于安装、价格低廉又不易堵塞的新型仪表。无阻力件流量仪表这是近五年开展最快的一类流量仪表，据权威网站评估，以下三种仪表世界市场的年增长率分别为2%、6.9%、10.4%，其特点是管内无任何阻力件，压损小，机械构造简单，而功能日

13、趋完善，准确度高。电磁电磁是目前流量仪表市场销售额最大的产品，但不能测油品、气体能源的流量。管道中虽无阻力件，但为产生科氏力，必须强迫被测流体转180，因此压损较大但准确度可高达0.20.5%，口径一般小于0.2米，无直管段要求，价格较贵。欧美各国多用它测能源及珍贵的流体，以减少贸易核算中的争议，在中国目前尚未广泛采用。超声波由于它可测气、液各种流体，不仅压损小，准确度也可高达0.5%，量程比宽，是当前开展最快、最适用于能源监测的流量仪表。超声波液体流量仪表的技术已经较成熟，而声波在气体中的传播阻力较通过液体大得多，据美国GE公司介绍，承受反射回来的信息仅为发射的万分之一，时差仅1091012

14、。国外近七、八年根本解决了信息微弱的难题，已有产品问世，且已制定了相应的标准，成为国内外天然气贸易结算的主要计量仪表，只是价格还较贵。国内上海、北京相继也有产品进入市场，但尚存在准确度不够高、抗噪声干扰才能较低的缺点，虽已有用于测高炉焦炉煤气，还未完全进入贸易计量领域。近二年，国外已推出外夹式气体超声波流量计，有的厂家甚至声称准确度已到达0.5%，而据国外资深专家指出，由于受管道材质、涂层、厚度及安装位置多因素的影响，客观地讲准确度达2%，已很不易。目前来看，气体超声波流量计以其构造简单，功能完善，准确度高，安装简便，可适用于各种管道，是能源监测中最具有开展潜力的流量仪表。本文强调用于能源监测

15、流量仪表的两大特点：必要的准确度及较小的压力损失。目前还没有十全十美的仪表，每一种仪表都只能在某一特定条件下发挥作用，如内锥，当直管段短时，它较经典式节流装置优越，仍可维持较高的准确度，但压损并不是宣传的那么小；又如插入式仪表，压损倒是不高，价格也不贵，但准确度往往知足不了监测的要求。超声波流量计压损小，准确高，但价格太贵，只能用于重要的贸易计量，而非一般用户，处处可以选用。因此，选用时要反复比拟，切勿听信一面之词。在仪表的讲明书中，厂商都会将仪表的性能介绍得特别优越，如准确度。这里姑且不考虑有些是无中生有，有忌误导，不少负责任的厂家确实是在不同的实验室中，在相比照较理想的条件下，通过标定得到

16、了这些技术指标，问题在于工业现场一般是无法知足提供实验室的理想条件。在选择仪表时请勿忽略这个因素。近百年来，有些流量仪表如孔板、喷咀在应用中不断完善、且积累了数以万计的试验数据，建立了标准。但有些问题，如压损大，要求直管段太长，现场无法知足，以及长期的稳定性较差等缺点难以克制，十分是ISO5167新标准公布后，进一步制约了它的应用。在此背景下，涌现了一批新的仪表，如内锥、插入式、超声波，这些仪表在开场问世时，会有些缺点，有待在理论中不断改良、完善、面对这个问题，业内专家们终究采取什么态度，是横加指责，还是盲目支持？都不可取。只有肯定优点，指出缺乏，并提出改良意见才有助于新产品的不断完善，逐步取代无法适应工程技术不断开展的旧产品。“沉舟斜畔千帆过，这是不以人主观意愿为转移的客观规律。0