热质式流量计与孔板流量计的节能比较

2022-12-19马卫东雷文兵

低温与特气 2022年5期

关键词：压式热式孔板

马卫东，雷文兵

(河钢集团邯钢公司气体厂，河北邯郸 056015)

1 前言

在工业生产过程中会大量使用各种类型的流量计。由于流量计的种类繁多，而选型中又涉及到许多技术与经济等方面的因素，因此必须要进行综合的考虑，才有可能同时做到技术上可行、经济上合理。

随着技术的发展进步，流量测量理论也有了很大的突破，出现了阿牛巴、威力巴、德尔塔巴、热质式等低耗能流量测量装置。因此，人们越来越关注所选用的流量计在运行时的能耗。热质式流量计就是一种新型低能耗流量计。

2 热质式流量计

热质式流量计是利用热扩散和热分布的原理,利用气体带走热量的多少来计算流量。其测量结果受温度、压力变化影响较小，量程比可达到30∶1，安装方式为插入式，基本没有压力损失，适用于测量介质组分比较稳定的干燥气体的流量。

3 孔板差压式流量计

以孔板为节流装置的流量测量系统，在流量测量领域已应用近百年，其优点是标准化、结构简单牢固、易于加工制造、价格低廉、通用性强。一般工业生产中的气体测量，特别是大流量工业气体的测量，都常用由孔板差压计、导压管和变送器组成的流量测量系统。

由于孔板在测量性能和结构上存在着一定的缺陷，虽然通过技术的改进已经得到了一定的改善，但至今仍不能完全消除。孔板差压式流量计在测量方面存在流量系数不稳定、线性差、重复性不好、准确度低的问题；在结构方面孔板存在入口锐角的关键部位易磨损、前部易积污、量程比小、压差损失大的问题。尤其在流体经过孔板的节流部件后流体静压降低，在孔板前后形成一个静压差，这个静压差就是流量检测的依据，但这个静压差会在管道上形成一个永久的压力损失(压损)，在这一方面很值得去重点关注，这也是孔板差压式流量计一个重要的缺陷。

4 热式流量计和孔板流量计性能对比

随着流量测量技术的发展，针对孔板式流量计的缺陷，出现了多种形式的流量测量装置，如阿牛巴、威力巴、德尔塔巴、热质式等低压损、低耗能的流量测量装置。其中热质式流量计就是一个能耗损失相对较低、应用比较广泛的流量测量装置，下面就热质式流量计(简称热式流量计)和孔板差压式流量计的性能进行比较，如表1、图1所示。

表1 热质式流量计和孔板差压式流量计性能比较

图1 实际使用中的热式流量计

5 静压差能耗计算

1.以本公司送高炉氮气为例，按10 000 Nm3/h流量，送出压力1400 kPa，假如使用孔板流量计，参照同类工况系统使用的孔板，其孔板直径为d，管道直径为D，则孔板的压损公式如式(1)。

Δω=(1-β1.9)ΔP[1]

(1)

式中，β为孔板的d/D；ΔP为孔板形成的差压；Δω为压损。

取β=0.7，ΔP=40 kPa，估算出Δω=(1-0.71.9)×40=20 kPa，根据气体能耗计算公式(2)：

W=(Zf1×Tk1×Δω×Qscmh)/(10.415×η×Pfl)

(2)

式中，W为能耗值，W；Δω为孔板的压损值，kPa；Zf1为上游流动工况下气体的压缩因子，按0.98计算；Tk1为上游取压孔处的绝对温度，按300 K计算；Qscmh为标准状况(293.15 K,101 325 Pa)下，气体的体积流量值，Nm3/h；Pfl为工况下，上游取压孔处流动气体的绝对压力，1400 kPa；η为氮压面电动机的效率(常取η=0.8)。

估算出能耗：W=(0.98×300×20×13 000)/(10.415×0.8×1400)=6553 W=6.553 kW。

按每度(kW·h)电费0.6元计算，年能耗费为6.553×24×365×0.6=34 442.568(元)。

2.使用热式流量计，经咨询某热式流量计厂家得知，其压损一般约为孔板装置的1/10以下，故由式(1)、式(2)计算得到孔板装置年能耗费约为3444.3元。年能耗费比孔板流量计约少34 442.568×0.9≈30 998元。

通过以上叙述可以看出，使用热式流量计替代传统的孔板流量计具有一定的经济性。流速越快、流量越大，节能效果越明显。