摘要：為了分析常用流量計的能耗，理論推導了常用流量計能耗的計算公式，并結(jié)合實際工程數(shù)據(jù)進行了計算。計算結(jié)果表明，標準孔板和標準噴嘴流量計的能耗最大，且能耗隨著直徑比的增大而降低；渦街流量計和電磁流量計的能耗次之；超聲波流量計的能耗最低。因此在保證精度的前提下，采用無節(jié)流、阻流元件的流量計具有較好的經(jīng)濟效益。
0引言
　　流量計量是工業(yè)和市政系統(tǒng)中比較重要的系統(tǒng)，是貿(mào)易結(jié)算和效益分析的重要依據(jù)。對于DN400mm及以上管徑來說，常用的流量計有差壓式流量計（例如孔板流量計、噴嘴流量計等）、渦街流量計、電磁流量計以及超聲波流量計等。
通常，設(shè)計單位和建設(shè)單位在選擇流量計時主要考慮計量的精度、精度標定的方便程度、表計的初期投資和表計的可靠性等因素，一般對表計的能耗不會做太多的分析。本文就常用流量計的能耗進行了分析論證。
流量計量儀表的能耗主要體現(xiàn)在以下兩個方面，即因儀表的節(jié)流導致的機械損失和儀表的電損失[1]。兩者之和可以作為流量儀表的總能耗。
1常用流量計介紹
1.1差壓式流量計
　　差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表。差壓式流量計由一次裝置（檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表）組成。差壓式流量計是一類應(yīng)用最廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量居首位。
　　檢測件又可按其標準化程度分為兩大類，即標準檢測件和非標準檢測件。其中，標準孔板一般在工程中采用得最多。
1.2渦街流量計
　　渦街流量計是根據(jù)卡門（Karman）渦街原理研究生產(chǎn)的。它的特點是壓力損失小、量程大、精度高，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響。
1.3電磁流量計
　　電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導電性液體的儀表。它的特點為測量通道是一段光滑的直管，不會阻塞、不產(chǎn)生壓力損失，節(jié)能效果好；流量大，口徑寬。
1.4超聲波流量計
　　超聲流量計是通過檢測流體流動對超聲束（或超聲脈沖）的作用以測量流量的儀表。超聲流量計屬無阻礙流量計，是解決流量測量困難問題的一類流量計，特別是在大口徑流量測量方面，有較突出的優(yōu)點。近年來，超聲流量計是發(fā)展迅速的流量計之一。
2常用流量計的壓力損失
2.1差壓式流量計的壓力損失
　　根據(jù)GB/T2624.2—2006用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第2部分：孔板流量計和GB/T2624.2—2006用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第3部分:噴嘴和文丘里噴嘴[2-3]，標準孔板及噴嘴的壓損公式為：


　　式(1)～(6)中，Δω為孔板及噴嘴的壓力損失，Pa；K為孔板及噴嘴的壓力損失系數(shù)；ρ1為流體的密度，kg/m3；v為流體的流速，m/s；β為直徑比；C為流出系數(shù)；ReD為根據(jù)管道直徑D計算出的雷諾數(shù)；A為由管道雷諾數(shù)和直徑比確定的管道系數(shù)；L1為孔板上游端面到上游取壓口的距離l1除以管道直徑D得出的商；M2'為位置系數(shù)；L2'為孔板下游端面到下游取壓口的距離l2'除以管道直徑D得出的商。
　　對于不同的取壓方式，L1與L2'的取值如下：對于角接取壓口，L1=L2'=0；對于D和D/2取壓口，L1=1，L2'=0.47；對于法蘭取壓口，L1=L2'=25.4/D。
2.2渦街流量計的壓力損失
　　根據(jù)JB/T9249—2015渦街流量傳感器[4]，可推導出渦街流量計壓力損失公式為：

　　式(7)中，δp為永久壓力損失，Pa；CD為流體阻力系數(shù)，一般取2.4；ρ為流體密度，kg/m3；U為平均流速，m/s。
2.3其他流量計的壓力損失
電磁流量計和超聲波流量計均無節(jié)流元件，其壓力損失約為0Pa。
3常用流量計機械功率損失
流量計的機械功率損失由式(8)確定：

式(8)中，ΔN表計為流量計的機械功率損失，kW；Q為體積流量，m3/h。
折合到電機處的功率損失為：

式(9)中，ΔN折電機為折合到電機處的功率損失，kW；η為水泵效率η1與電機效率η2之積。
4常用流量計的直接電耗
通過查各類流量計的樣本，可得各種流量計的用電功率如表1所示。

5標準孔板能耗的定量計算
　　下面以山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院2018年市政施工圖設(shè)計項目中的一個設(shè)計實例來分析各種流量計的能耗。該項目為山東省濰坊市一供水公司供水管道項目，工程條件為：供回水壓力1.6MPa、1.1MPa，設(shè)計流量1200t/h，常用流量1000t/h。流量計主要設(shè)計參數(shù)如表2所示。

　　將以上參數(shù)代入本文的公式中并按照規(guī)范規(guī)定的直徑比優(yōu)選值0.44、0.52、0.57、0.62，可計算得出不同直徑比下孔板和噴嘴的機械能耗一致。表3為含有節(jié)流元件的流量計機械功率損失表。

以1a計算，電價0.6909元/(kW·h)，每年表計產(chǎn)生的能耗及費用如表4所示。

6結(jié)語
　　上述計算和分析表明，標準孔板和標準噴嘴流量計的能耗最大，且能耗隨著直徑比的增大而降低；渦街流量計和電磁流量計的能耗次之；超聲波流量計的能耗最低。含有節(jié)流元件的流量計由于存在壓力損失，所導致的用電量和用電費用的增加是相當可觀的。
　　流量計的節(jié)能對供水企業(yè)降低運營成本，提高生產(chǎn)效益具有重要的意義。建設(shè)資源節(jié)約型社會對節(jié)能有更高的需求。如何實現(xiàn)流量測量儀表節(jié)能和降耗是值得業(yè)內(nèi)人士思考的問題。為盡量減少能耗及由此產(chǎn)生的費用，應(yīng)當在保證精度的前提下采用無節(jié)流、阻流元件的流量計，同時在工程中應(yīng)將節(jié)能作為選擇流量計的重要依據(jù)。

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