從壓力損失看節流裝置的選型

    1 前言

   目前在冶金企業的流量測量中使用節流式流量計的測量點有很多。它通常由標準或非標準節流裝置和將流量轉化成測量差壓并顯示流量的差壓計組成。在這個流量計量系統中作為一次裝置的節流元件，有十分顯著的特點：

   （1）結構簡單、安裝方便、工作可靠，又具有一定的準確度；
   （2）有豐富、可靠的實驗數據，其加工、設計已經標準化，不需要單獨進行標定，即能在已知的不確定度范圍內進行測量。

   正是由于這些優點，才使標準節流裝置在工廠中得以普及，充分得到應用。

    2 節流式流量計存在的問題

   隨著生產及控制技術的發展。企業越來越注重通過采用*科學技術，挖掘內在潛力，追求自身效益的zui大化。在這種情況下，標準節流裝置的壓損問題也逐漸被企業所重視，成為能源管道輸送中的一個重要問題。根據節流式流量計的工作原理可知：差壓法流量測量的基本依據是當流體流經節流裝置時，流體在節流裝置的上下游側時會產生靜壓力差（如圖1）。

   也就是說差壓法流量測量中不可避免地存在一定的壓損。圖1中的P₂-P₃為流體通過節流裝置時產生的壓損，以下用δp表示，根據GB2624-93中標準節流裝置的設計原理可知管道流經節流裝置的壓力損失為：

   δp=（1-β^1.9）△p

    式中：β—節流件內徑與管道內徑之比d/D；
          △P—流量差壓。

   從上式中不難看出，在一定的流體情況下，差壓△P越大，壓損越大；β值越小，壓損越大。

   下面以高爐煤氣為流體介質加以說明采用標準流量孔板的壓損情況：
    差壓：△P=4kPa；
    流量系數：α=O.604；
    孔徑比：β=0.649。

    先計算壓損：

    δp=（1-β^1.9）△p=（1-0.649^1.9）×4=2.2408kPa

   為方便說明*行量綱的換算，因有

    即有：

    P_損

    又因為 ，將對應流量下的壓力損失換算成功率則有：

   P_損=7311936×2.72407×10^-3=19.92kW

   一年內損失的電功率為：

   P=l9.92×365×24=l74499.2 kW·h

   以當地電價0.462元/kW·h計算。損失的電費為：
    S=174499.2×0.462=80618.63元

    3 改進實例

   從以上過程可以看出，該測量點由于采用標準流量孔板作為節流裝置，因壓損導致的能源浪費十分可觀，企業應對此有足夠認識。

   對于生產組織來說，節流裝置的能耗損失僅僅是一個方面，更重要的是由于壓損過大，會引發不必要的能源供需矛盾，給生產組織帶來困難。我單位曾經在煤氣混合加壓站出口裝有一套工藝監視用的流量孔板，在用戶單位產量大幅提高后明顯感到煤氣壓力偏低，經調查在混合加壓站出口的壓力為7.5kPa，在zui遠端壓力僅為3.5kPa，再查流量孔板資料發現僅節流裝置的壓損竟然高達2.8kPa。為此公司果斷決策，拆除這*量孔板，有效地緩解了因壓損過大而引發的能源供需矛盾。

    4 結語

   這一事例說明對那些影響管道內流體流速、壓力的標準流量孔板進行改造是企業在生產組織和技術改造時應予以考慮的。但在具體選擇什么樣的流量計時則需要認真考慮：標準流量孔板是有壓力損失大、安裝、檢查困難的缺點，但它也有無須進行實物標定、準確性高、可靠性高的優點；而新型流量計（超聲波流量計、威力巴管、彎管流量計、電磁流量計等屬新型低壓損流量計）盡管壓力損失小，但也有需要個別標定、價格偏高等不足。這些都需要工程設計人員綜合流體性質、管道條件物價表條求等方面的因素，從經濟性、失準可能帶來的風險等方面綜合考慮。