一 節(jié)能形勢嚴(yán)峻，不能再掉以輕心
我國制定了國標(biāo)GB17167(用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則)，要求耗能達(dá)一定水平的單位及設(shè)備都必須安裝儀表進(jìn)行監(jiān)測，用科學(xué)的方法，以數(shù)字來評估節(jié)能降耗的效果。
二 流量儀表在能源監(jiān)測中的重要地位
在GB17167標(biāo)準(zhǔn)中，有五條(4.3.2，4.3.3，4.3.4，4.3.5，4.3.8)為強(qiáng)制條款，它規(guī)定了用能達(dá)到一定水平的單位與設(shè)備必須安裝監(jiān)測儀表，而且對監(jiān)測儀表種類及其準(zhǔn)確度等級都做了明確規(guī)定。
在能源監(jiān)測儀表中，除電能用電表、固態(tài)能源煤用稱重儀表外，其他氣態(tài)、液態(tài)能源(如原油、成品油、重油、渣油、天然氣、煤氣、液化氣……)以及載能工質(zhì)(水、蒸汽)都必須采用流量儀表，在流程工業(yè)連續(xù)作業(yè)時(shí)，固態(tài)煤也可用沖板式流量計(jì)或氣固二相微波流量計(jì)?？諝馀c水和蒸汽一樣也是一種載能工質(zhì)，如火電廠鍋爐送風(fēng)，用于風(fēng)動工具的壓縮空氣;以空氣為載體用管道來輸送固體物質(zhì)等，也應(yīng)監(jiān)測它的耗能。因此流量儀表是能源監(jiān)測儀表中比重*大的重要儀表。
三 能源監(jiān)測流量儀表的特點(diǎn)
1.**壓損不能太高
GB17167要求流量儀表監(jiān)測能源、評估節(jié)能降耗的效果。而對絕大多數(shù)的流量儀表而言，因其阻力件(如孔板、內(nèi)錐、漩渦發(fā)生體、檢測桿等)都會產(chǎn)生不可恢復(fù)的壓力損失，這種能耗如同機(jī)械運(yùn)動中的摩擦一樣是不可逆的，其大小取決于阻力件的形式，因此用這些能源監(jiān)測流量儀表不僅不節(jié)能，而且還會消耗能量。有些耗能之大不可忽視(如孔板、漩進(jìn)式等)。在此特定情況下，應(yīng)力求選用那些能耗較小的流量儀表。
(1)**壓損計(jì)算公式。(可參見R.W.Miller流量測量工程手冊)
(2)年運(yùn)行費(fèi)，流量儀表因其阻力件所造成的能耗，必需加大泵(或風(fēng)機(jī))的動力以維持正常的工藝流程，其年運(yùn)行費(fèi)應(yīng)引起足夠的重視。
(3)舉例說明：計(jì)算孔板、內(nèi)錐、均速管3種流量儀表在不同管徑下的年運(yùn)行費(fèi)，介質(zhì)為空氣，流量按平均流速為25m/s，孔板b為0.62，內(nèi)錐b為0.70，風(fēng)機(jī)效率：0.85。電費(fèi)若按每千瓦小時(shí)為0.8元人民幣。
2.準(zhǔn)確度不能太低
既然要求流量儀表對節(jié)能效果進(jìn)行量化，用具體的數(shù)字來評估節(jié)能效果，就應(yīng)具有必要的準(zhǔn)確度。但也并非越準(zhǔn)確越好，因?yàn)闇?zhǔn)確度高的儀表價(jià)格都十分昂貴。為此，GB17167針對監(jiān)測對象做了合理、具體的規(guī)定;如測燃油量準(zhǔn)確度應(yīng)為0.5～1級;測氣體燃料為2級;測載能工質(zhì)可低至2～2.5級。
四 能源監(jiān)測流量儀表的選用
1.節(jié)流裝置
以節(jié)流為原理的流量儀表，種類較多，可經(jīng)受較惡劣的工況，占流量儀表市場的50%以上。以下從節(jié)能角度提供幾種：
(1)孔板，積累了數(shù)十年的使用經(jīng)驗(yàn)，建立了數(shù)以萬計(jì)的數(shù)據(jù)庫，且具有國際國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，也是目前裝表率*大的一種儀表。但近二年公布實(shí)施了ISO5167新標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步要求前直管段長度，應(yīng)用面臨較大的困境，從表1所列數(shù)據(jù)可看出，當(dāng)管徑大于0.3m后，由壓損所引起的年運(yùn)行費(fèi)已十分可觀，在強(qiáng)調(diào)節(jié)能降耗的今天，難以選用，在國內(nèi)外的市場占用率均呈下降趨勢。
(2)內(nèi)錐(參閱本刊2006.9.P63～65)由美國McCrometer公司1986年推向市場，其特點(diǎn)為可測多相臟污流體(如焦?fàn)t煤氣);且由于錐體形成了環(huán)形通道，具有整流作用，因而所要求的前直管段長度大大低于經(jīng)典的節(jié)流裝置，天津科特公司是研制、銷售內(nèi)錐的專業(yè)企業(yè)，其對內(nèi)錐有關(guān)壓損及準(zhǔn)確度的研究、測試有如下結(jié)果。
(a)準(zhǔn)確度
該公司對口徑100～800mm的內(nèi)錐，在水流量裝置上進(jìn)行了標(biāo)定，其流出系數(shù)C的離散度為1.5～5.68%。該公司認(rèn)為，當(dāng)管徑大于0.2m時(shí)，由于加工、安裝的原因，將可能引入較大的誤差。這里要強(qiáng)調(diào)的是，儀表的誤差還應(yīng)包括校驗(yàn)裝置的不確定度。因此，并非有些文章介紹的為5%。
(b)壓損
內(nèi)錐的**壓損DPe為：
DPe=(1.3-1.25b)DP
式中，DP為輸出差壓。
根據(jù)不同的b值來計(jì)算孔板，內(nèi)錐等流量儀表**壓損與輸出差壓的比值列于表2。數(shù)據(jù)表明：在b值較小時(shí)，內(nèi)錐的壓損與孔板十分接近(見圖1);如果選用較大的b值，意味著環(huán)形通道加大，整流效果將降低，又引起準(zhǔn)確度下降。從上述分析來看，內(nèi)錐壓損較大，僅次于孔板，特別是管徑較大時(shí)其壓損所引起的年運(yùn)行費(fèi)也是十分可觀的(見表1)，需要慎用。它并不是節(jié)能儀表，因此，“從節(jié)能降耗的要求來推廣內(nèi)錐流量計(jì)的必要性”(工業(yè)計(jì)量2005年3期P16-19)理由是不充分的。
(3)梭式(參見本刊2006年第1期P27～29)。2005年公布的**產(chǎn)品：它吸取了內(nèi)錐流量計(jì)環(huán)行通道要求直管段較短的優(yōu)點(diǎn)，避開了內(nèi)錐后產(chǎn)生漩渦增大壓損的缺點(diǎn)，同時(shí)又吸取了羅洛斯(Lo-Loss)管壓損小的優(yōu)點(diǎn)，在內(nèi)錐后，增加了尾錐部分，形成了梭體。因此，它具有要求直管段短、壓損又小的雙重優(yōu)點(diǎn)。此外，**還采取了一些在直管段較短時(shí)提高準(zhǔn)確度的措施。
2.插入式
這類儀表以取樣方式僅測管道中一點(diǎn)(或幾點(diǎn))流速來推算流量，具有安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、壓損小、價(jià)格較低等特點(diǎn)。以下介紹市場上應(yīng)用較多的幾種：
(1)僅測一點(diǎn)流速推算流量的儀表，如雙文丘利管、插入式渦街、渦輪、皮托管等。目前國內(nèi)市場中，雙文丘利管在這類產(chǎn)品中比重較大，雙文丘利管早于上世紀(jì)60年代由美國Taylar公司推出，其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，輸出差壓在相同流速下比皮托管大很多，適用于大管道低流速情況，如煙道排氣，但這種情況直管段長度都十分短，管內(nèi)流速分布十分復(fù)雜;雙文丘利管所處位置并非管內(nèi)平均流速點(diǎn)，準(zhǔn)確度難以達(dá)到?3～5)%(見本刊2002年10期P43～46)。 (2)測管。(見本刊2006年第9期P61～62)。近兩年被國內(nèi)不少冶金行業(yè)廣泛用于監(jiān)測焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣的一種插入式流量計(jì)，其結(jié)構(gòu)類似于日本推出的異型皮托管。其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在于其端部的縱向切口(圖2)，有利于氣體中的固相、液相物質(zhì)的排出，不似一般的皮托管類型插入式儀表易于堵塞。但正因?yàn)槿绱?，它只能安裝在水平管道的上方約90°的范圍內(nèi)，否則污物難以排出。已見測管流量測量系統(tǒng)采用了三根測管伸進(jìn)的長度有所不同，還需采用3個(gè)差壓變送器及一個(gè)流量計(jì)算機(jī)。由于僅測管道中上方的3點(diǎn)流速，并未按照ISO3966的要求，測管道中20點(diǎn)流速(方管為26點(diǎn))，特別是當(dāng)管道口徑較大，而直管段長度不足的情況下，流速分布很復(fù)雜，僅測管道上方3點(diǎn)流速，并不能充分反映管內(nèi)流速分布，認(rèn)為采用這種方法流量準(zhǔn)確度可達(dá)?2～3)%，理由欠充分。
(3)均速管。通過測量管道中多點(diǎn)流速來推算流量，一般準(zhǔn)確度可達(dá)?%，可用于能源監(jiān)測中大管道而對準(zhǔn)確度要求不太高的場合(如測水、空氣)。如果直管道不足，可在管道中相鄰截面同時(shí)插入兩支均速管互成90°，則測點(diǎn)的數(shù)目及位置基本可達(dá)到IS03966的要求。至于易堵塞問題可采取反吹法;也可吸取測管的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種既有均速管易于安裝，測點(diǎn)較多，價(jià)格低廉而又不易堵塞的新型插入式儀表。
3.無阻力件流量儀表
其特點(diǎn)是儀表內(nèi)無任何阻力件，壓損小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，儀表功能日益完善，準(zhǔn)確度高，是近5年發(fā)展*快，市場年增長率*高的一類流量儀表。
(1)電磁。據(jù)估計(jì)5年內(nèi)平均市場年增長率達(dá)2%，從產(chǎn)值衡量占流量儀表的銷售價(jià)格首位。但不能測油品及氣體能源的流量。
(2)科氏。管道內(nèi)雖無阻力件，而為測科氏力，必須強(qiáng)制流體轉(zhuǎn)180°，因而壓損較大，體積與管徑相比，顯得很笨重。目前國內(nèi)外產(chǎn)品口徑未超過0.25m，準(zhǔn)確度可達(dá)?0.2～0.5)%，歐美各國多用于測能源及貴重的流體，以減少貿(mào)易核算中的爭議，因價(jià)格昂貴在我國尚未廣泛被采用。
(3)超聲波。可測各種氣液能源，壓損小，技術(shù)性能優(yōu)異，準(zhǔn)確度可達(dá)?.5%，量程比可達(dá)幾十比一，是當(dāng)前發(fā)展*快，也是*適用于能源監(jiān)測的儀表。國外產(chǎn)品已趨于成熟，且制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，可惜價(jià)格較貴。國內(nèi)，上海、北京已相繼有產(chǎn)品問世進(jìn)入市場，只是尚存在抗噪聲干擾能力較低的缺點(diǎn)，已用于測高爐焦?fàn)t煤氣，尚未完全進(jìn)入天然氣貿(mào)易核算領(lǐng)域。
4. 其他
(1)渦街。常用于測蒸汽流量，據(jù)生產(chǎn)廠家稱*高溫度可達(dá)400℃。管徑一般小于0.25m，準(zhǔn)確度可達(dá)?%，但不適用于管道有振動，被測流體黏度大、流速小的場合。
(2)容積式。較為經(jīng)典的產(chǎn)品。準(zhǔn)確度高達(dá)?.5%、量程比大于幾十比一。但結(jié)構(gòu)十分笨重，因而口徑一般小于0.15m，壓損較大，適用于黏度較大的能源計(jì)量。我國多用于油品的貿(mào)易核算，如加油站。
(3)渦輪。渦輪為轉(zhuǎn)動件、易于磨損，準(zhǔn)確度可達(dá)?.5%～?%，量程比達(dá)10∶1，口徑一般小于0.3m，多用于黏度較小的能量計(jì)量，技術(shù)較成熟，性價(jià)比較高。
5. 小結(jié)
在討論如何選擇能源監(jiān)測流量儀表時(shí)，本文強(qiáng)調(diào)了準(zhǔn)確度、壓損小等特點(diǎn)，而針對某些具體情況，儀表的特點(diǎn)也是可以靈活掌握的。每一種儀表的優(yōu)點(diǎn)與不足都是相對的，視具體應(yīng)用情況而定。過分地褒與貶都欠理性，不可取的。
為促銷，生產(chǎn)廠商在其說明書中都宣傳其生產(chǎn)的儀表技術(shù)指標(biāo)十分先進(jìn)，這是可以理解的。其中，不少生產(chǎn)廠商確實(shí)是將其生產(chǎn)的產(chǎn)品在一定資質(zhì)的試驗(yàn)室中，通過嚴(yán)格的標(biāo)定得到的，技術(shù)指標(biāo)是負(fù)責(zé)任的。但是在應(yīng)用狀態(tài)下不可能得到試驗(yàn)室的那樣的理想條件，所以儀表也不可能具有那么先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)。用戶在選用中應(yīng)理性地注意到這種差異。遺憾的是還有另一種情況，有少數(shù)廠商用轉(zhuǎn)移概念的手法，有意(或無意)地誤導(dǎo)用戶，這種傾向十分有害，應(yīng)引用業(yè)界的注意。
ISO5167新標(biāo)準(zhǔn)公布后，進(jìn)一步要求加長前直管段長度，經(jīng)典節(jié)流裝置(孔板、噴嘴)難以滿足。由于內(nèi)錐式是環(huán)形通道節(jié)流裝置，在直管段不長而能維持較高準(zhǔn)確度仍是無可爭議的優(yōu)點(diǎn)，是在現(xiàn)場無法滿足直管段長度情況可以替代孔板等經(jīng)典儀表的可行方法，應(yīng)當(dāng)肯定，并促進(jìn)它的推廣應(yīng)用。
公安機(jī)關(guān)備案號：
