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差壓式流量計(jì)選型經(jīng)濟(jì)分析

時(shí)間:2018/4/3閱讀:438
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    流量測量在過程變量測量中相對較為復(fù)雜,流量計(jì)按測量類型分類有差壓式流量計(jì)、浮子式、容積式、渦街式、電磁式、超聲波式和科里奧利式等;按流量原理分類有力學(xué)原理、動(dòng)量守恒原理、電學(xué)原理和聲學(xué)原理等;按安裝方式分類有封閉管道,插入式等。本文選取均速管流量計(jì)中的德爾塔巴流量計(jì)、管道安裝式流量計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板以及新型節(jié)流裝置中的平衡流量計(jì)來進(jìn)行比較分析,從而使設(shè)計(jì)和選型更加優(yōu)化。
1三種流量計(jì)特點(diǎn)分析
a)標(biāo)準(zhǔn)孔板作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的一種,現(xiàn)在被廣泛使用,占整個(gè)流量計(jì)總數(shù)的7O以上,它可測量全部單相流體,包括液體、氣體、蒸汽以及部分混相流體。孔板憑借其價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、無須標(biāo)定、安全可靠、使用期限長等優(yōu)勢,至今尚無任何一類流量計(jì)可與之比擬。
b)均速管流量計(jì)是通過測管道中直徑(圓管)或長與寬(矩形管)上幾點(diǎn)的流速來推算流量的一種插入式流量儀表,基于管道內(nèi)介質(zhì)的平均流速,進(jìn)而計(jì)算流量。均速管對管道內(nèi)的流體特性影響小,加工工藝簡單,可以雙向測量。但對直管段要求較高,輸出差壓小,測量精度較低。由于均速管屬于非節(jié)流式流量計(jì),所以壓損很小,運(yùn)行成本很低。
c)平衡流量計(jì)對傳統(tǒng)節(jié)流裝置進(jìn)行了很大的改進(jìn),將節(jié)流原理由邊緣節(jié)流改為平衡節(jié)流。平衡流量傳感器是一個(gè)多孔的圓盤節(jié)流整流器,安裝在管道的截面上,當(dāng)流體穿過圓盤的函數(shù)孔時(shí),流體將被平衡調(diào)整,渦流被zui小化,形成近似理想流體,通過標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置,可獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào),根據(jù)伯努利方程計(jì)算出流量。
這種流量計(jì)的測量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5~10倍,流動(dòng)噪聲降低到傳統(tǒng)節(jié)流裝置的1/15,*壓力損失約為1/3,壓力恢復(fù)快,zui小直管段可以小于0.5D,沒有活動(dòng)的部件,安裝和使用非常方便簡單,可省去大直管段,大大減少流體運(yùn)行所消耗的能量,是一種具有廣闊應(yīng)用前景的節(jié)能儀表。
d)三種流量計(jì)中介質(zhì)流動(dòng)情況如圖1所示。
e)三種流量計(jì)的主要性能見表1所列。


2流量計(jì)運(yùn)行費(fèi)用分析
2.1能耗分析
   流量儀表運(yùn)行費(fèi)用主要是工作時(shí)的能量消耗,包括儀表內(nèi)部電力消耗以及測量過程中消耗的能量,即克服儀表因測量產(chǎn)生壓力損失的泵送能耗費(fèi)。
   根據(jù)流量測量(節(jié)流式流量計(jì))原理,泵送能耗費(fèi)用計(jì)算公式:

   其中,主要是壓損和流量決定泵送能耗費(fèi)用,以德爾塔巴流量計(jì)、平衡流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)孔板做壓損比較(為孔板的孔徑比,Ap為流量計(jì)產(chǎn)生的差壓):
a)標(biāo)準(zhǔn)孔板壓損的經(jīng)驗(yàn)公式:當(dāng)β=0.6時(shí),
PL=0.6Δp;當(dāng)β=0.7時(shí),PL=0.5Δp。
b)平衡流量計(jì)的壓損為PL=0.23Δp。
c)比較保守地計(jì)算,德爾塔巴的壓損為PL=0.1Δp
2.2舉例說明
2.2.1蒸汽測量
   設(shè)測量介質(zhì)為過熱蒸汽,管徑為114mm,壓力為3.9MPa,溫度為450℃,在此溫度、壓力下其蒸汽密度為12.511kg/m。,介質(zhì)流量為5t/h。設(shè)備一年運(yùn)行365d,每天運(yùn)行24h,每度電電費(fèi)為0.8元,電動(dòng)機(jī)效率一0.8。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)值,孑L板、平衡流量計(jì)、德爾塔巴流量計(jì)產(chǎn)生的差壓值分別取16,12.8,1.6kPa測量時(shí),功率損失分別為12.21,4.085,0.222kW,能耗換算成年度電費(fèi)分別為85568,28626,1555元。
   因此,一年中孔板的直接運(yùn)行成本比平衡流量計(jì)高56942元;比德爾塔巴流量計(jì)高84013元。
2.2.2液體測量
   設(shè)一水測量點(diǎn)位,管徑為219mm,壓力為0.2MPa,溫度為20℃,在此溫度、壓力下水密度為998.254kg/m。,流量為200t/h。
   根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,孔板流量計(jì)、平衡流量計(jì)、德爾塔巴流量計(jì)產(chǎn)生的差壓值分別取25,2O,5.0kPa測量時(shí),功率損失分別為0.963,0.322,0.035kW,能耗換算成年度電費(fèi)為6745,2257,245元。
   因此,一年中孔板的直接運(yùn)行成本比平衡流量計(jì)高4488元;比德爾塔巴流量計(jì)高6500元。2.2.3氣體測量
設(shè)一氧氣測量點(diǎn)位,管徑為219mm,壓力為4.9MPa,溫度為180℃,標(biāo)況下空氣密度為L4286kg/n~,在此溫度、壓力下空氣密度為42kg/m,流量為3.5×10m3/h。
   根據(jù)經(jīng)驗(yàn),孔板、平衡流量計(jì)、德爾塔巴流量計(jì)產(chǎn)生的差壓值分別取20,16,2.0kPa;測量時(shí)的能耗換算成年度電費(fèi)分別為31895,10670,580元。
   因此,一年中孔板的直接運(yùn)行成本比平衡流量計(jì)高21225元;比德爾塔巴流量計(jì)高31315元。
3結(jié)束語
   綜上所述,選用德爾塔巴流量計(jì)與選用孔板流量計(jì)相比,每年節(jié)省的運(yùn)行成本是很可觀的,特別是高溫高壓蒸汽,使用德爾塔巴流量計(jì)將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。德爾塔巴流量計(jì)輸出差壓很小,導(dǎo)致壓損很低,尤其是管徑越大,壓損越低,從經(jīng)濟(jì)性考慮,是非??捎^的。而且,壓損小也意味著磨損小,壽命長。另一方面,輸出差壓低,會(huì)直接導(dǎo)致測量精度低,對有些精度要求較高的重要場合,該流量計(jì)就顯得有些力不從心。且均速管流量計(jì)對內(nèi)徑和前后直管段有一定要求,使得其在有些場合的應(yīng)用也受到限制。
   而平衡流量計(jì)相比標(biāo)準(zhǔn)孔板,經(jīng)濟(jì)性也得到很大提升,并且平衡流量計(jì)對前后直管段要求很低,對各種工況都具有良好的適用性,測量精度高,對重要場合尤其適用,且防堵能力強(qiáng),使用壽命長,綜合性能好。
   因此,從能源消耗角度來講,無論是均速管流量計(jì)或者平衡流量計(jì)都比傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)孑L板經(jīng)濟(jì)性高很多。由于孔板本身價(jià)格比較低,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,依然在流量計(jì)市場中起著重要的作用。在能耗高的場合,孔板逐步被均速管流量計(jì)或平衡流量計(jì)取代,因而在選擇流量計(jì)時(shí),應(yīng)考慮流量儀表的綜合性能和長時(shí)間使用時(shí)的能耗損失,根據(jù)不同的介質(zhì)工況和應(yīng)用場合,綜合考慮流量儀表的準(zhǔn)確度及運(yùn)行成本,使流量計(jì)的選用達(dá)到整體的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

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