摘要:對(duì)熱質(zhì)式流量計(jì)與孔板流量計(jì)在性能等方面進(jìn)行了綜合比較，并對(duì)兩者在能耗方面的性能做了詳細(xì)的分析，可以看出熱質(zhì)式流量計(jì)在大口徑、大流量、高流速、大壓差或小流量、精度高的使用現(xiàn)場(chǎng)能獲得較好的效果,同時(shí)熱質(zhì)式流量裝置較好的節(jié)能特性使其與孔板流量計(jì)量裝置相比更具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
1前言
在工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)大量使用各種類型的流量計(jì)。由于流量計(jì)的種類繁多,而選型中又涉及到許多技術(shù)與經(jīng)濟(jì)等方面的因素,因此必須要進(jìn)行綜合的考慮,才有可能同時(shí)做到技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，流量測(cè)量理論也有了很大的突破，出現(xiàn)了阿牛巴、威力巴、德爾塔巴、熱質(zhì)式等低耗能流量測(cè)量裝置。因此，人們?cè)絹碓疥P(guān)注所選用的流量計(jì)在運(yùn)行時(shí)的能耗。熱質(zhì)式流量計(jì)就是一種新型低能耗流量計(jì)。
2熱質(zhì)式流量計(jì)
熱質(zhì)式流量計(jì)是利用熱擴(kuò)散和熱分布的原理，利用氣體帶走熱量的多少來計(jì)算流量。其測(cè)量結(jié)果受溫度、壓力變化影響較小，量程比可達(dá)到30:1,安裝方式為插入式，基本沒有壓力損失,適用于測(cè)量介質(zhì)組分比較穩(wěn)定的干燥氣體的流量。
3孔板差壓式流量計(jì)
以孔板為節(jié)流裝置的流量測(cè)量系統(tǒng)，在流量測(cè)量領(lǐng)域已應(yīng)用近百年,其優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、易于加工制造、價(jià)格低廉、通用性強(qiáng)。一般工業(yè)生產(chǎn)中的氣體測(cè)量,特別是大流量工業(yè)氣體的測(cè)量，都常用由孔板差壓計(jì)、導(dǎo)壓管和變送器組成的流量測(cè)量系統(tǒng)。
由于孔板在測(cè)量性能和結(jié)構(gòu)上存在著一定的缺陷，雖然通過技術(shù)的改進(jìn)已經(jīng)得到了一定的改善,但至今仍不能完全消除。孔板差壓式流量計(jì)在測(cè)量方面存在流量系數(shù)不穩(wěn)定、線性差、重復(fù)性不好、正確率低的問題;在結(jié)構(gòu)方面孔板存在入口銳角的關(guān)鍵部位易磨損、前部易積污、量程比小、壓差損失大的問題。尤其在流體經(jīng)過孔板的節(jié)流部件后流體靜壓降低,在孔板前后形成一個(gè)靜壓差,這個(gè)靜壓差就是流量檢測(cè)的依據(jù),但這個(gè)靜壓差會(huì)在管道上形成--個(gè)永久的壓力損失(壓損),在這一方面很值得去重點(diǎn)關(guān)注,這也是孔板差壓式流量計(jì)一個(gè)重要的缺陷。
4熱式流量計(jì)和孔板流量計(jì)性能對(duì)比
隨著流量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,針對(duì)孔板式流量計(jì)的缺陷，出現(xiàn)了多種形式的流量測(cè)量裝置，如阿牛巴、威力巴、德爾塔巴、熱質(zhì)式等低壓損、低耗能的流量測(cè)量裝置。其中熱質(zhì)式流量計(jì)就是一個(gè)能耗損失相對(duì)較低、應(yīng)用比較廣泛的流量測(cè)量裝置，下面就熱質(zhì)式流量計(jì)(簡(jiǎn)稱熱式流量計(jì))和孔板差壓式流量計(jì)的性能進(jìn)行比較,如表1、圖1所示。
5靜壓差能耗計(jì)算
1.以本公司送高爐氮?dú)鉃槔?0000Nm3/h流量,送出壓力1400kPa.假如使用孔板流量計(jì),參照同類工況系統(tǒng)使用的孔板，其孔板直徑為d,管道.直徑為D.則孔板的壓損公式如式(1)。
△ɷ=(1-β1.9)△P[1](1)
式中.β為孔板的d/D;△P為孔板形成的差壓;△ɷ為壓損。
取β=0.7.△P=40kPa,估算出△ɷ=(1-0.71.9)x40=20kPa,根據(jù)氣體能耗計(jì)算公式(2):
W=(ZflxTk1x△ɷxQscmh)/(10.415xηxPfl)(2)
式中，W為能耗值,W;△ɷ為孔板的壓損值.kPa;Zfl為_上游流動(dòng)工況下氣體的壓縮因子，按0.98計(jì)算;Tk1為上游取壓孔處的絕對(duì)溫度，按300K計(jì)算;Qscmh為標(biāo)準(zhǔn)狀況(293.15K,101325Pa)下，氣體的體積流量值.Nm3/h;Pfl為工況下，上游取壓孔處流動(dòng)氣體的絕對(duì)壓力,1400kPa;η為氮壓面電動(dòng)機(jī)的效率(常取η=0.8)
估算出能耗:W=(0.98x300x20x13000)1(10.415x0.8x1400)=6553W=6.553kW。
按每度(kW·h)電費(fèi)0.6元計(jì)算,年能耗費(fèi)為6.553x24x365x0.6=34442.568(元)。
2.使用熱式流量計(jì),經(jīng)咨詢某熱式流量計(jì)廠家得知，其壓損一般約為孔板裝置的1/10以下，故由式(1)、式(2)計(jì)算得到孔板裝置年能耗費(fèi)約為3444.3元。年能耗費(fèi)比孔板流量計(jì)約少34442.568x0.9≈30998元。
通過以上敘述可以看出，使用熱式流量計(jì)替代傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)具有一定的經(jīng)濟(jì)性。流速越快、流量越大，節(jié)能效果越明顯。
6結(jié)論
熱質(zhì)式流量計(jì)在大口徑、大流量、流速高、大壓差或小流量、精度高的系統(tǒng).上使用效果較好,同時(shí)熱質(zhì)式流量裝置與孔板式流量計(jì)量裝置相比具有顯著的節(jié)能效果。
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