论水流量计量与节能的关系

何成跃（大庆油田技术监督中心油气水计量检定站）

节能降耗工作与计量测试技术是密不可分的关系，而节能技术的进步对计量技术提出了更高的要求，计量测试水平的高低、测试手段的合理性，以及所用测试仪器仪表的科学性对节能工作将产生直接的影响。因此，计量技术的进步与发展对节能科技的发展将会起到很好的推动作用。以下将详细叙述水流量装置改造在节能工作中的意义和作用。

1 背景与必要性

大庆油田技术监督中心下设的油气水计量检定站现有的水流量标准装置是1984年建成的。当时它是我国比较大的静态容积法水流量标准装置，水源稳压采用稳压容器法，水池有效容积100m3，最大流量限制在1000 m3/h以内，检定最大口径是D N300。装置采用D D Z-Ⅲ型电动调节仪进行流量调节，使压力恒定确保流量稳定。由于当时检定针对的对象主要是普通水表，用累积量进行计量，工作量器又比较大，因此，能够满足当时历史条件下检定的需要。

由于历史原因，水流量标准装置在设计指导思想和检定能力上都存在着局限性。首先检定能力方面，当时设计检定能力是150台/年，而现在由于市场的不断变化，仅大口径流量计检定能力就需要在3000台/年左右。其次在流量稳定性控制方面，由于那时我国的速度式水流量计产品还不成熟，检定的仪表主要对象是螺翼水表、旋翼水表和高压注水表，这些水表的检定对流量稳定性要求不高，所以，在当时是能够满足水流量计量仪表检定需要的。而最关键的就是该装置的能耗比较高，鉴于此，本着建设能源节约型企业的目的出发，有必要对原有水流量标准装置进行改造，以适应当前节能工作的需要。

2 改造方案

本标准装置采用静态容积法与标准表比对法相结合的方式，共12个工作台位。

2.1 工作原理

目前，水流量标准装置检测水表的工作原理主要有静态容积法、质量法和标准表比对法。

1）静态容积法是将在单位时间内流过被检流量计的流体与单位时间内流入工作量器的流体体积进行比较，是一种经典的水流量计量方法。但是它的检定时间受工作量器的制约，工作量器太小，大流量没法控制；工作量器太大，小流量检定时间又太长。

2）质量法是将在单位时间内流过被检流量计的流体质量与单位时间内流入秤中的流体质量进行比较。这种方法也是一种经典的水流量检定方法。它可以随着流量的大小秤出不同的质量，并在自动化的程度上容易实现。如果采用质量法建成D N500全套装置需要资金1200万元，投资成本比较高。

3）标准表比对法是现在各个检定机构对大批量水流量计采用的一种检定和校准方法。它的特点是简单易行，可靠性也比较好。

在设计改造的这套装置中，选用静态容积法和标准表比对法相结合的水流量标准装置，其测量误差优于0.2%。选用静态容积法标准装置其测量误差优于0.05%，可对D N300以下口径标准表和准确度等级高的被检表进行检定/校准，并用标准表向下进行量值传递，开展D N500（包括D N500）以下水介质各种流量计的检定。依托现有流程建1个口径150 mm以下的质量法流量校准装置，开展口径D N150质量流量计的检定。该套检定/校准装置准确度水平定位比采油厂和供水公司高，和国家原油大流量计量站、大庆石化总厂计量中心处于同一水平，并利用标准表法检定的高效率为用户提供满意服务占领市场。

2.2 设计内容

1）对公称直径为400mm与300mm检定流程使用单独直管段，流程配有D N400、D N300截止阀和夹表器，共用D N300与D N150调节阀并联在一起调节流量，共用D N400换向器，共用28m3和10m3工作量器。

2）对公称直径250、200、150mm配有D N250截止阀和夹表器，共用D N200与D N100调节阀并联调节流量，共用D N300换向器和D N200换向器。为了加大D N250、D N150截止阀控制流程，共用12 m3与3m3工作量器。将D N（15～100）校验台接入上一流程开展质量流量计检定。

3）在D N200换向器下接入一个6t衡器载有4 m3的工作量器作为质量法标准器。

4）其他D N（15～100）校验台位从原厂房搬迁过来安装使用。

5）所有流程中配备温度变送器、压力变送器；工作量器用不锈钢制作配有液位开关；直管段用4 mm不锈钢板卷制，配有流型整流器，满足前25 D、后15 D 要求。

6）DN（150～400）配有标准表组，由DN300、D N200、D N150组成，使用0.2%的电磁流量计。

7）选用5台1200m3/h、200m3/h流量的泵，落地平面下安装，利用现有水池的3个（400mm口径2个，300mm口径1个）上水口。水源稳压系统采用变频器调速装置与稳压罐相结合，使用50m3皮囊式稳压罐（水与气体隔离）保证流量稳定，节约电力。

8）计算机控制及数据采集与处理系统：采用可编程控制器和接口板卡建立硬件系统，使用成熟可视化界面的操作软件，从自动控制到数据采集及处理自动化完成，人机界面友好，数据准确。

9）控制用气源由2台空气压缩机组成，配有储气罐、净化装置、气动原件等，为换向器、工作量器底阀等提供风压。

10）除流量调节阀采用电动控制以外，流程中的其他所有阀使用手动控制，降低成本。

2.3 执行标准

本工艺设计方案严格按照有关国家标准及计量检定规程进行设计。设计中充分考虑计量检定的量值溯源问题。

采用以下检定规程：

◇JG 164—2000《液体流量标准装置检定规程》

◇JJG 162—85《水表及其实验装置检定规程》

◇G 258—88《水平螺翼式水表检定规程》

◇JG 198—1994《速度式流量计检定规程》

◇JJG 897—1995《质量流量计检定规程》

2.4 检测流程

水流量标准装置检测流程如图1所示。

图1 水流量标准装置检测流程

2.5 节能、节水措施

1）检定介质为清水，循环使用，半年更换一次。生活用水实行计划限额用水，按计划指标用水，广泛使用节水器具。

2）积极推广应用节水新工艺、新设备，降低用水单耗，抓好一水多用，废水利用，提高水的重复利用率，解决节水问题。

3）工艺设备的选型将低能耗作为一个重要的指标，控制操作费用、维修费用，以达到降低成本的目的。

4）选用绿色照明器具，如金属卤化物灯、电子镇流器、高效节能荧光灯等。

5）选用的电气设备应是性能先进、高效低耗、安全可靠并取得国家认证的合格产品。

2.6 实施效果

改造完成后的水流量标准装置投入运行后，经过一段时间发现，与原装置相比，新装置在节能、节水方面效果极其明显，具体表现如下：

1）在检定过程中，新老装置都用30kW 水泵供水，其耗电量所需费用按每千瓦时0.936元计算，则水泵运行1 h电费28.08元。用7.5 kW 空气压缩机提供压缩空气，同样，其耗电量所需费用按每千瓦时0.936元计算，则空气压缩机运行1 h电费7.02元。

2）据统计，在具体检定工作中，若被检表为D N100mm的冷水表，按照规程要求，检定点分别为60、18、4.8m3/h；检定这样一块表，用原装置检定耗时为（3+10+37.5）min，其他时间10min，共计耗时60.5 min；而用新装置检定耗时为（1+1+1）min，其他时间10min，共计耗时13min。按照这一速度进行检定，若每天检定10台此类冷水表，则用原装置耗时60.5×10=600.5 min≈10.01 h，这时原装置供水水泵消耗电费为28.08×10.01≈281.08元，空气压缩机消耗电费为7.02×10.01≈70.27元，一共消耗电费281.08+70.27=351.35 元；而用改造后的新装置检定耗时为13×10=130min≈2.17 h，这时新装置供水水泵消耗电费为28.08×2.17≈60.93元，空气压缩机消耗电费为7.02×2.17≈15.23元，合计60.93+15.23=76.16元。

按照上述检定速度计算，如果月工作量为220块的D N100mm冷水表，则用原装置检定消耗电费7729.70元，而用新装置检定消耗电费1675.52元，则1 个月就可节约电费6054.18元。由此可以看出，改造后的检定装置节能效果非常明显。