几种能源监测流量仪表的比较:
1、节流装置:基于节流产生差压,测差压的平方根可知流量大小。长期以来这类仪表由于可承受恶劣的工况,且已有国际标准作依据,曾占据了流量仪表的60~70%市场,类型多达二、三十种。
①经典式:已建立国际、国内标准,以孔板、喷咀、文丘利为代表,其中孔板如表1所示,压损较大,喷咀多用于测蒸汽,压损仅次于孔板(见图1)。当管径大于0.3米时,建议不再选用,文丘利管压损虽较小,但体积庞大,耗费大量高耗能钢材,制造、运输都非易事,选用也应慎重。
②V锥流量计:近3~5年内宣传力度很大,被认为是一种压损小、准确度高,几乎不要求直管段的仪表,其压损在不同β下(图1),仅次于孔板,比喷咀略高,并不是节能仪表;其准确度有人做过标定*1,在大管径下(D>300mm);流出系数的分散度约为5%。其主要优点是采取了环形通道,具有整流效果,因而要求直管段长度较其他节流装置小得多,在管径日益增大,现场难以满足流量仪表所需的直管段长度,还是一个应肯定的突出优点。
③低压损管(lo-loss)相关资料公布已三十年,类似缩短了的文丘利管,主要特点是永久压损小。
④梭式*2:取内锥、低压损管二者之所长,具有环形通道可缩短前直管段长度的优点;又具有lo-loss管节流后压力恢复的功能,为专利产品。
2、插入式流量计:结构简单,安装方便,价廉,且可不断流装折,但准确度较低,仅适用于大管道流量检测,在能源监测中可用于准确度要求不高的场合。
①测点速:通过测管道中一点的流速推算流量的仪表,如双文丘利管;插入式涡街、涡轮、电磁,皮托管。据ISO7145评估,准确度为±3%,如直管段不足30D,准确度将低于±5%*3。
最近在市场上推出一种类似变形皮托管的测管,最大优点是不易堵塞,在管道上方安放三支,每支需用一个差压变送器,价格较贵。据称按ISO3966设计,但并未达到该标准所要求在横截面上安排20个测点的要求。有关文章对其做了误差分析*4,并未考虑到速度分布不理想时,影响准确度最大的干扰系数γ*5。因此,测量误差将会超出±3%。
②测径向多点流速:典型的仪表为均速管,由于测点多,准确度可优于测点速的插入式流量计。通常仅测横截面直径方向上的多点流速,在需提高准确度时,也可插互成900的二支均速管,则更符合ISO3966的测点要求。
3、无阻力件流量仪表。这类仪表的特点是机械结构简单,管道内无任何阻力件,压损小、准确高,是有发展潜力的流量仪表,如超声、科氏、电磁、近五年市场年增长率分别达到10.4%、6.9%、2.4%。
①电磁流量计:在流量计量市场中虽居首位,但仅可测电导率大于10-5S/cm的流体,不能测油品及天然气等能源,只能测载能工质水。
②科氏:管内虽无阻力件,但要求流体在仪表中流向转1800,因此压损较大,准确度可高达±0.5%以上,管径目前均小于0.25米,可用于贸易核算要求精确计量的场合。
③超声流量计:可用于多种流体,准确度可高达±0.5%,压损小,量程比大,国内外已制定相关标准,是理想的能源监测仪表。
五、小结
1、仪表选型应全面、理性。本文从能源监测的角度出发,强调了流量仪表具有准确度高、永久压损小,价格低廉的几个特点。从上所述,目前还没有十全十美的仪表,有些仪表如孔板、科氏、容积式、虽然压损大,但也有特点,或是有标准可遵循(如孔板)、或是准确较高,当管径不大时,压损的问题也并不突出,不必因噎废食。因此,选型应全面,综合考虑,过分地夸大或贬低某一种仪表都是片面、不可取的。
2、发展趋势:目前流量仪表有很多类型,处于一种“春秋战国”的状态,但科技在飞速的发展,新型仪表如电磁流量计、超声波流量计、科氏流量计,以其结构简单,功能完善,日益受到用户的青睐。经典式(孔板、喷咀、文丘利)或因压损大,要求直管段过长难以满足等缺点,市场发展呈下降趋势,年增长率为-2.3%。新的节流装置也在不断地涌现,所以新型流量仪表取代经典式传统仪表将是一个较漫长的过程,并非一朝一夕之事。
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