能源监测的必要性
过去10年,我国GDP年增长率都达到10%以上,受世人瞩目。但这种高增长却是以高耗能为代价的。我国单位产值耗能水平为国际平均水平的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,按目前的耗能水平,年产煤将近30亿吨,无论从资源、生产还是从安全、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,单位耗能水平应下降15~17%,而执行的结果却是上升了7%。再不狠抓节能,高耗能必将成为我国经济进一步增长的瓶颈。因此www.cechina.cn,中央在“十一五”期间将狠抓节能降耗,列为经济建设的重中之重,要求在确保GDP翻番的同时,单位产值耗能应下降20%。为确保贯彻实施制定了国际GB17167,要求耗能达一定水平的单位及设备都必需安装仪表进行监测控制工程网版权所有,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
事实说明,节能降耗仅宣传无济于事,必须立法,用具体的数字、指标进行监督,并落实到各级地方和企业领导。为此,制定了国标GB17167-2006,其中
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,或气固二相微波流量计。因此www.cechina.cn,流量仪表在节能降耗监测中具有举足轻重、无法替代的重要地位。
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,合理选用并非举手之劳,限于篇幅本文略去一般的选型规则,着重谈一下在能源监测中选择流量仪表应注意的两个问题:
准确度
能源监测中,流量仪表的准确度应放在重要的位置上,GB17167为此也做了合理、明确的规定。既然要求流量仪表对节能降耗的效果进行准确的量化,它就应具有必要的准确度。否则,知之渺渺,如何评估节能效果,又如何“对症下药”,进一步采取节能措施呢?当然,也并非越准确越好,因为准确度高的仪表价格都十分昂贵,还应考虑企业的承受能力。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0.5~1级;测天然气、煤气流量可为2级;而测水、水蒸汽流量可低至2~2.5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www.cechina.cn,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,特别是在管径较大、直管段长度无法保证,管内流速分布不理想的情况,更应避免。
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结构。
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过程,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,将使流动减缓,流量降低。为维持正常的工艺过程,必需加大泵(或风机)的动力;增加的这部分动力是由于流量仪表的压损引起的。对有些仪表来说,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1。
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(365×24),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www.cechina.cn,上述计算结果只能做为不同仪表耗能的定性评估。
表1所列的数据表明:当孔板口径大于0.3米;内锥口径大于0.5米时,年运行费过于巨大,难以令人接受。但当管径较小时www.cechina.cn,仍可应用。均速管这类插入式仪表压损小,特别适用于大口径管道。
几种类型流量仪表的选用
节流装置
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
孔板积累了数十年的使用经验,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