[導讀] 本文從生產(chǎn)實際出發(fā)，提出生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，結(jié)合流量計選型時需要注意的事項，確定合理的選型方案，通過計算比較進一步驗證合理選型對節(jié)能降耗的的重要性。
1 前言
山東石橫特鋼集團有限公司是集焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼、機械制造及動力為一體的大型鋼鐵企業(yè)。近幾年，隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和生產(chǎn)裝備的不斷提高，始終堅持以經(jīng)濟效益為中心，大力開展技術(shù)創(chuàng)新工作，不斷轉(zhuǎn)變計量工作的管理思路，加大計量器具資金的投入力度，計量管理工作取得了明顯的進步。
在企業(yè)的流體計量中，現(xiàn)場的安裝條件和運行工況往往會影響流量計的準確度，勢必造成上、下游工序之間的計量偏差，因此在流量計的選型上更加關(guān)注在實際安裝條件下所選用的流量計的準確度。加裝這些流量計除了貿(mào)易結(jié)算使用外，主要目的是為了實現(xiàn)節(jié)能降耗。由于流量計的種類很多，各種流量計的性價比不同，而選型中又涉及許多技術(shù)與經(jīng)濟因素，因此也更加關(guān)注流量計在運行時的耗能費和泵送費（即流量計的永久壓力損失）。從長期的現(xiàn)場經(jīng)驗來看必須要綜合考慮這些因素，才有可能同時作到技術(shù)上可行和經(jīng)濟上合理。
2 問題的提出
目前集團公司擁有東、西壓風站各1座，滿負荷月生產(chǎn)能力可達2760多萬m3，每年運行電費總共33120萬元。2007年以前由于無獨立的主管路，上游計量系統(tǒng)一直得不到完善，空壓機的生產(chǎn)能力一直通過臺時計算得出，給下游工序的成本核算帶來影響。2007年以來通過技術(shù)創(chuàng)新的深入開展，對管網(wǎng)進行了改造形成了東、西壓風站的動力互補。改造后的東、西壓風站具備安裝流量計的條件，因此如何對流量計進行合理的選型成為實現(xiàn)節(jié)能降耗的關(guān)鍵。
3 流量計的選型
（1）從技術(shù)和經(jīng)濟角度來看，對于一個特定的使用場合，流量計的選型取決于該測量課題在不同方面的重要性。對流量計正確、合理的選型可總結(jié)出4大類原則。其中，利用前兩大類原則可確定某種流量計是否適用，初步建立流量計的數(shù)學模型；后兩大類原則則涉及性價比的判定。這4大類原則分別為：
1）工藝過程的工作條件（被測流體的類型、最大流量、常用流量、工作溫度、工作壓力、公稱通徑等）；
2）流量計的安裝條件（室外、室內(nèi)、環(huán)境溫度等）；
3）流量計的性能和流量測量原理（標準孔板、渦街、彎管等）；
4）流量計的購置、安裝費用和運行維護的評價。以上4方面都是決定選用某種流量計的因素。在比較各種流量計的費用時，除了實際的購置費外，還應權(quán)衡流量計運行時的耗能費以及為補償總的永久壓力損失的泵送費。因此只有綜合考慮并權(quán)衡了以上這些重要因素，才能作到流量計的合理選型。
（2）應用上述4條原則對東、西壓風站進行流量計選型，按1個站的生產(chǎn)能力，供選擇的流量計有標準孔板、V錐。工藝過程的工作條件（壓縮空氣、Qmax=15000Nm3/h，Qmin=1500Nm3/h，DN=200mm，PN=0.7MPa，t=40℃），流量計的安裝條件（室內(nèi)，直管段長度有2m，管道有振動），流量計的性能和流量測量原理（壓損較小，精度0.5%，量程比10：1），從上述3點看選擇V錐流量計使用較為合理，另外流量計的購置、安裝費用較標準孔板稍貴。
4 壓力損失與耗能費的計算
（1）進一步判定選擇V錐流量計取代孔板只能通過耗能費的計算。在液壓傳動中，能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失，壓力損失分為2類：沿程壓力損失和局部壓力損失。沿程壓力損失：油液沿等直徑直管流動時所產(chǎn)生的壓力損失，這類壓力損失是由液體流動時的內(nèi)、外摩擦力所引起的。局部壓力損失：是油液流經(jīng)局部障礙（如彎管、接頭、管道截面突然擴大或收縮）時，由于液流的方向和速度的突然變化，在局部形成旋渦引起油液質(zhì)點間，以及質(zhì)點與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。常用節(jié)流裝置永久壓損的計算公式如下：
孔板的壓損公式：
（1）
V錐節(jié)流裝置的壓損公式：
（2）
式（1）、（2）中：
Δω為永久壓力損失；
β為直徑比；
βv為等效直徑比；
ΔP為差壓值。
（2）在許多請況下，由總的永久壓力損失所造成的額外耗能費，是在流量計選型時必須要考慮的一個重要因素。特別是對于較大口徑、較大流量的管道，由泵或壓縮機輸送流體所需的泵送費是很大的，下面對流量計選型進行泵送能耗值的分析計算。
對于不同的介質(zhì)，采用不同的流量單位時，可采用以下不同的能耗值計算公式：
1）對于液體：
（3）
式中：
W為能耗值，單位：W；
Δω為永久壓損值，單位：kPa；
Q為工況下的體積流量值，單位：L/min；
η為泵和電動機的效率（常取η=0.8）。
2）對于氣體（蒸氣）：
（4）
式中：
Zf1為上游流動工況下氣體的壓縮因子；
Tk1為上游取壓孔處氣體的絕對溫度，單位：K；
Qscmh為標準狀況（293.15K，101325Pa）下，氣體的標況體積流量值，Nm3/h；
Pfl為工況下，上游取壓孔處，流動氣體的絕對壓力，kPa。
3）當被測量是液體或氣體（蒸汽）的質(zhì)量流量時：
式中：
Qkph為液體或氣體（蒸氣）的質(zhì)量流量，單位：kg/h；
ρfl為在工況下，在上游取壓孔處流動液體或氣體（蒸汽）的密度，單位kg/m3。
（3）耗能費計算。以上述壓縮空氣流量計選型為例，采用公式（2）計算V錐取代孔板后可節(jié)約的年耗能費，有關(guān)參數(shù)如下：最大流量Qmmax=15000Nm3/h，常用流量Qmcom=12000Nm3/h，孔板的直徑比β=0.5，最大差壓ΔPmax=10kPa，在工況下，壓縮空氣的密度ρ工=9.57kg/m3。
如用所設(shè)計的V錐流量計取代孔板流量計，在常用流量Qmcom=12000Nm3/h下，最大差壓ΔPmaxv=1kPa，每年可節(jié)約的耗能費。計算如下：
1）計算在常用流量Qmcom下，孔板流量計的常用差壓ΔPcom
2）在常用流量Qmcom下，孔板流量計的壓損δP1：
3）在常用流量Qmcom下，V錐流量計的常用差壓ΔPcomV：
4）在常用流量Qmcom下，V錐流量計的壓損δP2：
5）在常用流量Qmcom下，孔板流量計與V錐流量計的永久壓力損失的差值Δω：
6）按式（6）計算在常用流量Qmcom下，由孔板所多消耗的能量值：
式中：W為所多消耗的能量值，單位：W；
Δω為永久壓損值的差值，單位：kPa；
Qmcom為壓縮空氣的常用體積流量，單位：kg/h；
η為泵和電動機的效率（常取η=0.8）；
ρ工為在工況下，壓縮空氣的密度，單位：kg/m3。
7）通過采用V錐流量計替代孔板，每年可節(jié)約能耗費計算如下：
年耗能費（元/年）=（W/1000）×（運行時數(shù)/年）×（工業(yè)電價/kWh）（工業(yè)電價為：1元/kWh）
年耗能費=（19033/1000）×（24×365）×（1元/kWh）=166729元，因而東、西壓風站每年可節(jié)約的耗能費為166729×2=333458元。
流量計投入使用以來，運行穩(wěn)定，不僅完善了壓縮空氣的計量，消除了上、下游工序之間的計量矛盾，而且節(jié)省了大量的運行成本?？梢娺x用合適的流量計對生產(chǎn)運行的提質(zhì)降耗起到了關(guān)鍵的作用。
5 結(jié)束語
在金融危機形勢嚴峻的當前，能源計量工作更顯得尤為重要，從事能源計量、檢測儀表的工作者應當不斷的學習新科技、新技術(shù)，不斷深入開展技術(shù)創(chuàng)新工作，采取最優(yōu)的計量方案，走可持續(xù)性和節(jié)約性發(fā)展的道路，為企業(yè)的發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。
參考文獻
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2 JJG640-1994差壓式流量計的檢定規(guī)程.1994，7.
3 用能單位能源計量器具配備和管理通則.中國計量出版，2007，1.
4 米勒美國），流量測量工程手冊.機械工業(yè)出版，1990，5.