流量計(jì)的節(jié)能技術(shù)探析
在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)記錄流量計(jì)的損耗,通過實(shí)驗(yàn)分析來確定相應(yīng)工作流程階段所需的耗材。同時(shí),針對(duì)較大型的流量管道,應(yīng)該注意額外的耗能,可以設(shè)計(jì)壓損小的流量計(jì),來降低能耗。分批分期將傳統(tǒng)的流量計(jì)進(jìn)行淘汰,這樣確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí),節(jié)約了更多的資源,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度分析,有利于提高油田企業(yè)的盈利水平。
油田計(jì)量單位能耗的發(fā)生,主要集中于流量計(jì)的使用,例如某油田使用的流量計(jì),它是利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置產(chǎn)生壓力差的原理來實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。當(dāng) 1 臺(tái)孔板流量計(jì)正常運(yùn)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(jì)算出附加耗電量。每年都要多耗電數(shù)萬度,為解決此問題,提出開發(fā)和應(yīng)用節(jié)能降耗新技術(shù),對(duì)高能耗、高物耗的設(shè)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(jié)約了 110 余萬元,由此可見,用新型的、能耗較小的流量計(jì)取代傳統(tǒng)的高耗能流量計(jì)是企業(yè)改革的方向。
1.孔板節(jié)流式流量計(jì)存在的問題
目前,工業(yè)企業(yè)使用的能源流量計(jì)量裝置應(yīng)用***廣泛的為孔板節(jié)流式計(jì)量流量計(jì)(占 70% 以上)??装骞?jié)流式流量計(jì)的測(cè)量原理是流體通過節(jié)流裝置時(shí),由于通過節(jié)流裝置的流體有限,流體將在節(jié)流孔板處收縮成束狀,流速加快,靜壓力降低,致使節(jié)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(jié)流式計(jì)量裝置長(zhǎng)期在工業(yè)企業(yè)使用,對(duì)流體適應(yīng)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,主要問題如下:
1)裝置結(jié)構(gòu)較為笨重。孔板節(jié)流裝置的質(zhì)量平均在 100 kg左右,對(duì)于裝置中的管道需要進(jìn)行整體安裝,需用吊裝機(jī)械和其他機(jī)械設(shè)備配合使用,安裝要求較高、施工量較大、維護(hù)檢修難度較大。
2)流體通過節(jié)流裝置后產(chǎn)生了較大的壓損 , 相 關(guān) 的 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 顯 示 , 永 久 壓 損 ppl =(0.5~0.6)ΔP ,約為 20~50 kPa (節(jié)能型節(jié)流裝置壓損 ppl =0.3ΔP )。在檢測(cè)流量計(jì)量過程中,被測(cè)流體通過孔板節(jié)流裝置時(shí)會(huì)產(chǎn)生漩渦,在行進(jìn)的過程中流體和裝置不斷摩擦,流體自身存在的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能,在流體中以水蒸氣的形式消失,所以,節(jié)流后流體的靜壓力不等于節(jié)流前的靜壓力。
2.流量計(jì)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
為解決傳統(tǒng)流量計(jì)存在的不足,研發(fā)人員開發(fā)了節(jié)能高效的流量計(jì)量系統(tǒng),以下 2 種流量計(jì)被廣泛應(yīng)用。
2.1畢托巴流量計(jì)
托巴流量計(jì)具有測(cè)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、無需維護(hù)、節(jié)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(jì)的特點(diǎn)
1)畢托巴流量計(jì)的設(shè)計(jì)采用高精度探頭在風(fēng)洞或水洞上全量程標(biāo)定,探針直徑選擇為 20 mm 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***小甚至為零。
2)流量測(cè)量具有高準(zhǔn)確度、高強(qiáng)度和大量程比等性能。
3)該裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性高。通過測(cè)量,該裝置內(nèi)部導(dǎo)壓管中無介質(zhì)流動(dòng),阻斷了雜物和內(nèi)部管道的接觸,使測(cè)試具有高精度。
4)安裝方便。無論是直管段或是彎管段都能×7 mm 的管道流量測(cè)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 7 kPa、 60 ℃ 、 0.45 kg/m3 。假設(shè)電動(dòng)機(jī)效率 η 為85%,工業(yè)電費(fèi)為 0.7 元/kWh,當(dāng)介質(zhì)體積流量(標(biāo)況) Qv 為 9.72 m3/s時(shí),對(duì) 2種流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量:
1)畢托巴流量計(jì)產(chǎn)生的差壓 P 為 0.14 kPa,壓損系數(shù)為 0.03,產(chǎn)生壓損 ppl =0.03× P =0.03×0.14 kPa=0.004 2 kPa,功率損失 P =Qv ? ppl /η = 9.72×0.004 2÷85%=0.048 kW,如果以電費(fèi)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),則每年損失的電費(fèi)為 294.34元。
2)孔板流量計(jì)規(guī)定 β 為 0.66,差壓 P 為1.225 kPa,壓損系數(shù)為 0.5,壓損 ppl =0.5× P =0.5 × 1.225 kPa=0.612 5 kPa,功率損失 P =
Qv ? ppl /η =9.72×0.612 5÷85%=7.004 kW,以電費(fèi)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),每年損失 42 948.53 元。通過數(shù)據(jù)對(duì)比,得出畢托巴流量計(jì)的能耗較低,節(jié)能效果顯著。
2.2V型錐流量計(jì)
V 型錐流量計(jì)和傳統(tǒng)差壓式流量計(jì)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(cè)試系統(tǒng)。V 型錐流量計(jì)是在管道的中心位置安裝一個(gè)椎體來控制節(jié)流,由于椎體前后差壓不同形成氣壓差,通過不同的氣壓測(cè)量流量。
2.2.1V型錐流量計(jì)的特點(diǎn)
1) V 型錐流量計(jì)不僅可測(cè)量各種液體,而且對(duì)部分氣體、蒸汽和氣液兩相介質(zhì)也能較為準(zhǔn)確地測(cè)量。
2) V 型錐流量計(jì)準(zhǔn)確度較高、量程寬、壓損小、無直管段要求等,是新一代節(jié)流裝置中的典型代表。
3) V 型錐流量計(jì)對(duì)于氣體和蒸汽等介質(zhì)不僅能壓縮,而且還能實(shí)現(xiàn)溫度、壓力補(bǔ)償,組成質(zhì)量流量測(cè)試系統(tǒng)。由于椎體在管線中心位置懸掛,同流體的高速?zèng)_擊區(qū)域直接接觸,使高速區(qū)的流體和近管壁低速區(qū)的流體強(qiáng)制性相混合從而使流速中和,達(dá)到均勻化。
2.2.2與傳統(tǒng)孔板流量計(jì)的應(yīng)用對(duì)比
道內(nèi)徑 702.4 mm,工作壓力 12 kPa,溫度70℃,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?8.39kPa,工作密度1.0326kg/m3,孔板類型采用流量為 25 000 m3/h, β 為 0.695 5。
在相同的條件下通過同等流量時(shí),孔板的壓力損失為 1.894 kPa; V 錐型流量計(jì)的壓力損失為 0.479 kPa,得出 V 型流量計(jì)比孔板型流量計(jì)能耗少12.283 kWh。按照工業(yè)電費(fèi) 0.7元/kWh,每年按 300
天計(jì)算,V 型流量計(jì)比孔板型流量計(jì)節(jié)約 2579.43 元。由此得出,V 錐型流量計(jì)在節(jié)能方面具有較大的潛力。
綜上所述,流量計(jì)被越來越多的工業(yè)企業(yè)所采用,企業(yè)單位在配備相應(yīng)能源計(jì)量器具和設(shè)施時(shí),應(yīng)準(zhǔn)確掌握新型能源計(jì)量裝置的適應(yīng)性,合理利用流量計(jì)量裝置的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)多角度、多層次的計(jì)量節(jié)能。