流量计的节能技术探析

李世超（大庆油田技术监督中心油气水计量检定站）

流量计的节能技术探析

李世超（大庆油田技术监督中心油气水计量检定站）

在工业生产中应记录流量计的损耗，通过实验分析来确定相应工作流程阶段所需的耗材。同时，针对较大型的流量管道，应该注意额外的耗能，可以设计永久压损小的流量计，来降低能耗。分批分期将传统的流量计进行淘汰，这样确保系统正常运行的同时，节约了更多的资源，从长远角度分析，有利于提高油田企业的盈利水平。

永久压损毕托巴流量计V型锥流量计

油田计量单位能耗的发生，主要集中于流量计的使用，例如某油田使用的流量计，它是利用流体流经节流装置产生压力差的原理来实现流量测量的。当1台孔板流量计正常运行时，水泵需要附加动力克服孔板的压力损失，由压力损失和流量计算出附加耗电量。每年都要多耗电数万度，为解决此问题，提出开发和应用节能降耗新技术，对高能耗、高物耗的设备和产品实行逐步淘汰制度。实施两年后，仅管道流量输出节约了110余万元，由此可见，用新型的、能耗较小的流量计取代传统的高耗能流量计是企业改革的方向。

1　孔板节流式流量计存在的问题

目前，工业企业使用的能源流量计量装置应用最广泛的为孔板节流式计量流量计（占70%以上）。孔板节流式流量计的测量原理是流体通过节流装置时，由于通过节流装置的流体有限，流体将在节流孔板处收缩成束状，流速加快，静压力降低，致使节流孔板前后产生压力差，这种压力差和流体流量成正比。另外，孔板节流式计量装置长期在工业企业使用，对流体适应性广泛，具有完整的使用体系，技术成熟，但仍存在不足之处，主要问题如下：

1）装置结构较为笨重。孔板节流装置的质量平均在100kg左右，对于装置中的管道需要进行整体安装，需用吊装机械和其他机械设备配合使用，安装要求较高、施工量较大、维护检修难度较大。

2）流体通过节流装置后产生了较大的永久压损，相关的实验数据显示，永久压损ppl=（0.5～0.6）ΔP，约为20～50kPa（节能型节流装置永久压损 ppl=0.3ΔP）。在检测流量计量过程中，被测流体通过孔板节流装置时会产生漩涡，在行进的过程中流体和装置不断摩擦，流体自身存在的机械能转换为热能，在流体中以水蒸气的形式消失，所以，节流后流体的静压力不等于节流前的静压力。

2　流量计中节能技术的应用

为解决传统流量计存在的不足，研发人员开发了节能高效的流量计量系统，以下2种流量计被广泛应用。

2.1毕托巴流量计

毕托巴流量计［1］具有测量介质范围广（风、烟、水、汽、气、油）、耐高温高压、防堵、耐磨、耐腐蚀、压力损失小、安装简便、无需维护、节能环保等优质性能，前景非常广阔。

2.1.1毕托巴流量计的特点

1）毕托巴流量计的设计采用高精度探头在风洞或水洞上全量程标定，探针直径选择为20mm的不锈钢材料，在截面积很小的管道中压力的损失也可降到最小甚至为零。

2）流量测量具有高准确度、高强度和大量程比等性能。

3）该装置构造简单、可靠性高。通过测量，该装置内部导压管中无介质流动，阻断了杂物和内部管道的接触，使测试具有高精度。

4）安装方便。无论是直管段或是弯管段都能安装，由传统的直管段改进为多种弯管段以及多倍管径。

5）该装置可以在线安装和检修，同时可直接显示和流量相关的数据，凭借其智能特性可进行远程集中管理，节省成本，准确度高。

2.1.2与传统孔板流量计的应用对比

以Φ920×7mm的管道流量测量为例，采用控制变量法。压力、工作温度、介质的密度分别为7 kPa、60℃、0.45kg/m3。假设电动机效率 η为85%，工业电费为0.7元/kWh，当介质体积流量（标况） Qv为9.72m3/s时，对2种流量计进行测量：

1）毕托巴流量计产生的差压ΔP为0.14kPa，压损系数为0.03，产生压损 ppl=0.03×ΔP=0.03× 0.14kPa=0.0042kPa，功率损失 P=Qv·ppl/η= 9.72×0.0042÷85%=0.048kW，如果以电费为评价标准，则每年损失的电费为294.34元。

2）孔板流量计规定 β为0.66，差压ΔP为1.225kPa，压损系数为0.5，压损 ppl=0.5× ΔP= 0.5×1.225kPa=0.6125kPa，功率损失P= Qv·ppl/η=9.72×0.6125÷85%=7.004kW，以电费为评价标准，每年损失42948.53元。通过数据对比，得出毕托巴流量计的能耗较低，节能效果显著。

2.2V型锥流量计

V型锥流量计［2］和传统差压式流量计的组成部分基本相同，都是由三阀组、引压管、变压变送器组成质量流量测试系统。V型锥流量计是在管道的中心位置安装一个椎体来控制节流，由于椎体前后差压不同形成气压差，通过不同的气压测量流量。

2.2.1V型锥流量计的特点

1）V型锥流量计不仅可测量各种液体，而且对部分气体、蒸汽和气液两相介质也能较为准确地测量。

2）V型锥流量计准确度较高、量程宽、永久压损小、无直管段要求等，是新一代节流装置中的典型代表。

3）V型锥流量计对于气体和蒸汽等介质不仅能压缩，而且还能实现温度、压力补偿，组成质量流量测试系统。由于椎体在管线中心位置悬挂，同流体的高速冲击区域直接接触，使高速区的流体和近管壁低速区的流体强制性相混合从而使流速中和，达到均匀化。

2.2.2与传统孔板流量计的应用对比

管道内径702.4mm，工作压力12kPa，温度70℃，当地大气压力98.39kPa，工作密度1.0326kg/m3，孔板类型采用流量为25000m3/h， β为0.6955。

在相同的条件下通过同等流量时，孔板的压力损失为1.894kPa；V锥型流量计的压力损失为0.479kPa，得出V型流量计比孔板型流量计能耗少12.283kWh。按照工业电费0.7元/kWh，每年按300天计算，V型流量计比孔板型流量计节约2579.43元。由此得出，V锥型流量计在节能方面具有较大的潜力。

综上所述，流量计被越来越多的工业企业所采用，企业单位在配备相应能源计量器具和设施时，应准确掌握新型能源计量装置的适应性，合理利用流量计量装置的优势和特点，实现多角度、多层次的计量节能。

［1］焦志平，高新彦，付增伟.毕托巴流量计在煤气计量中的应用［J］.2012（5）：68-70.

［2］孙淮清，王建中.流量测量节流装置设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2005：23-25.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.003.014

2014-10-22）

李世超，2014年毕业于黑龙江科技大学（电气工程及其自动化专业），从事原油计量检定工作，E-mail：83337031@qq.com，地址：黑龙江省大庆油田技术监督中心油气水计量检定站，710200。