摘要:對熱質(zhì)式流量計與孔板流量計在性能等方面進行了綜合比較，并對兩者在能耗方面的性能做了詳細的分析，可以看出熱質(zhì)式流量計在大口徑、大流量、高流速、大壓差或小流量、精度高的使用現(xiàn)場能獲得較好的效果,同時熱質(zhì)式流量裝置較好的節(jié)能特性使其與孔板流量計量裝置相比更具有應(yīng)用優(yōu)勢。
1前言
在工業(yè)生產(chǎn)過程中會大量使用各種類型的流量計。由于流量計的種類繁多,而選型中又涉及到許多技術(shù)與經(jīng)濟等方面的因素,因此必須要進行綜合的考慮,才有可能同時做到技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理。隨著技術(shù)的發(fā)展進步，流量測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)式等低耗能流量測量裝置。因此，人們越來越關(guān)注所選用的流量計在運行時的能耗。熱質(zhì)式流量計就是一種新型低能耗流量計。
2熱質(zhì)式流量計
熱質(zhì)式流量計是利用熱擴散和熱分布的原理，利用氣體帶走熱量的多少來計算流量。其測量結(jié)果受溫度、壓力變化影響較小，量程比可達到30:1,安裝方式為插入式，基本沒有壓力損失,適用于測量介質(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
以孔板為節(jié)流裝置的流量測量系統(tǒng)，在流量測量領(lǐng)域已應(yīng)用近百年,其優(yōu)點是標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)簡單牢固、易于加工制造、價格低廉、通用性強。一般工業(yè)生產(chǎn)中的氣體測量,特別是大流量工業(yè)氣體的測量，都常用由孔板差壓計、導(dǎo)壓管和變送器組成的流量測量系統(tǒng)。
由于孔板在測量性能和結(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。孔板差壓式流量計在測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靜壓差,這個靜壓差就是流量檢測的依據(jù),但這個靜壓差會在管道上形成--個永久的壓力損失(壓損),在這一方面很值得去重點關(guān)注,這也是孔板差壓式流量計一個重要的缺陷。
4熱式流量計和孔板流量計性能對比
隨著流量測量技術(shù)的發(fā)展,針對孔板式流量計的缺陷，出現(xiàn)了多種形式的流量測量裝置，如阿牛巴、威力巴、德爾塔巴、熱質(zhì)式等低壓損、低耗能的流量測量裝置。其中熱質(zhì)式流量計就是一個能耗損失相對較低、應(yīng)用比較廣泛的流量測量裝置，下面就熱質(zhì)式流量計(簡稱熱式流量計)和孔板差壓式流量計的性能進行比較,如表1、圖1所示。
5靜壓差能耗計算
1.以本公司送高爐氮氣為例，按10000Nm3/h流量,送出壓力1400kPa.假如使用孔板流量計,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_上游流動工況下氣體的壓縮因子，按0.98計算;Tk1為上游取壓孔處的絕對溫度，按300K計算;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，上游取壓孔處流動氣體的絕對壓力,1400kPa;η為氮壓面電動機的效率(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0.6元計算,年能耗費為6.553x24x365x0.6=34442.568(元)。
2.使用熱式流量計,經(jīng)咨詢某熱式流量計廠家得知，其壓損一般約為孔板裝置的1/10以下，故由式(1)、式(2)計算得到孔板裝置年能耗費約為3444.3元。年能耗費比孔板流量計約少34442.568x0.9≈30998元。
通過以上敘述可以看出，使用熱式流量計替代傳統(tǒng)的孔板流量計具有一定的經(jīng)濟性。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,同時熱質(zhì)式流量裝置與孔板式流量計量裝置相比具有顯著的節(jié)能效果。
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