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能源监测流量仪表的特点与选用

作者:毛新业2007.06.30阅读 3972

  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,都是难以为继控制工程网版权所有,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,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www.cechina.cn,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。为此控制工程网版权所有,制定了国标GB17167-2006,其中

五条(4.3.2,4.3.3,4.3.4,4.3.5,4.3.8)为强制条款,不仅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,而且对用能的大小,监测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、无法替代的重要地位。

能源监测流量仪表的特点与选用如图

  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,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,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控制工程网版权所有,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,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,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

标签:流量仪表,
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