摘 要： 為了分析常用流量計(jì)的能耗，理論推導(dǎo)了常用流量計(jì)能耗的計(jì)算公式，并結(jié)合實(shí)際工程數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算。計(jì) 算結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)孔板和標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)的能耗好大，且能耗隨著直徑比的增大而降低；渦街流量計(jì)和電磁流量計(jì)的能 耗次之；超聲波流量計(jì)的能耗好低。因此在保證精度的前提下，采用無(wú)節(jié)流、阻流元件的流量計(jì)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
引言
流量計(jì)量是工業(yè)和市政系統(tǒng)中比較重要的系統(tǒng)， 是貿(mào)易結(jié)算和效益分析的重要依據(jù)。對(duì)于 DN400 mm及以上管徑來(lái)說(shuō)，常用的流量計(jì)有差壓式流量計(jì) （例如孔板流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)等）、渦街流量計(jì)、電磁流 量計(jì)以及超聲波流量計(jì)等。 通常，設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位在選擇流量計(jì)時(shí)主要考慮計(jì)量的精度、精度標(biāo)定的方便程度、表計(jì)的初期 投資和表計(jì)的可靠性等因素，一般對(duì)表計(jì)的能耗不會(huì) 做太多的分析。本文就常用流量計(jì)的能耗進(jìn)行了分析 論證。流量計(jì)量?jī)x表的能耗主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面， 即因儀表的節(jié)流導(dǎo)致的機(jī)械損失和儀表的電損失[1]。兩 者之和可以作為流量?jī)x表的總能耗。
1 常用流量計(jì)介紹
1.1 差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn) 生的差壓、已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺 寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。差壓式流量計(jì)由一次裝置 （檢測(cè)件） 和二次裝置 （差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表） 組成。 差壓式流量計(jì)是一類(lèi)應(yīng)用好廣泛的流量計(jì)，在各類(lèi)流 量?jī)x表中其使用量居。 檢測(cè)件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為兩大類(lèi)，即標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件和非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件。其中，標(biāo)準(zhǔn)孔板一般在工程中 采用得好多。
1.2 渦街流量計(jì)
渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門(mén) （Karman） 渦街原理研究生產(chǎn)的。它的特點(diǎn)是壓力損失小、量程大、精度高，在 測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、 黏度等參數(shù)的影響。
1.3 電磁流量計(jì)
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一 種測(cè)量導(dǎo)電性液體的儀表。它的特點(diǎn)為測(cè)量通道是一 段光滑的直管，不會(huì)阻塞、不產(chǎn)生壓力損失，節(jié)能效果 好；流量大，口徑寬。
1.4 超聲波流量計(jì)
超聲流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束 （或超聲 脈沖） 的作用以測(cè)量流量的儀表。超聲流量計(jì)屬* 流量計(jì)，是解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類(lèi)流量計(jì)，特別 是在大口徑流量測(cè)量方面，有較突出的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)， 超聲流量計(jì)是發(fā)展迅速的流量計(jì)之一。
2 常用流量計(jì)的壓力損失
2.1 差壓式流量計(jì)的壓力損失
根據(jù) GB/T 2624.2—2006 用安裝在圓形截面管道 中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量 第 2 部分：孔板 和GB/T 2624.2—2006 用安裝在圓形截面管道中的差壓裝 置測(cè)量滿管流體流量 第 3 部分:噴嘴和文丘里噴嘴[2- 3]，標(biāo)準(zhǔn)孔板及噴嘴的壓損公式為：
式(1)～(6)中，Δω 為孔板及噴嘴的壓力損失，Pa；K 為 孔板及噴嘴的壓力損失系數(shù)；ρ1 為流體的密度，kg/m3； v 為流體的流速，m/s；β 為直徑比；C 為流出系數(shù)；ReD 為根據(jù)管道直徑 D 計(jì)算出的雷諾數(shù)；A 為由管道雷
諾數(shù)和直徑比確定的管道系數(shù)；L1 為孔板上游端面到 上游取壓口的距離 l1 除以管道直徑 D 得出的商；M2' 為 位置系數(shù)；L2' 為孔板下游端面到下游取壓口的距離 l2' 除以管道直徑 D 得出的商。 對(duì)于不同的取壓方式，L1 與 L2' 的取值如下：對(duì)于 角接取壓口，L1=L2'=0；對(duì)于 D 和 D/2 取壓口，L1=1， L2'=0.47；對(duì)于法蘭取壓口，
2.2 渦街流量計(jì)的壓力損失
根據(jù) JB/T 9249—2015 渦街流量傳感器[4]，可推導(dǎo) 出渦街流量計(jì)壓力損失公式為：
式(7)中，δp 為yongjiu壓力損失，Pa；CD 為流體阻力系數(shù)， 一般取 2.4；ρ為流體密度，kg/m3；U為平均流速，m/s。
2.3 其他流量計(jì)的壓力損失
電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)均無(wú)節(jié)流元件，其壓 力損失約為 0 Pa。
3 常用流量計(jì)機(jī)械功率損失
流量計(jì)的機(jī)械功率損失由式(8)確定：
式(8)中，ΔN表計(jì)為流量計(jì)的機(jī)械功率損失，kW；Q 為體 積流量，m3/h。
折合到電機(jī)處的功率損失為：
式(9)中，ΔN折電機(jī)為折合到電機(jī)處的功率損失，kW；η 為水泵效率 η1 與電機(jī)效率 η2 之積。
4 常用流量計(jì)的直接電耗
通過(guò)查各類(lèi)流量計(jì)的樣本，可得各種流量計(jì)的用電功率如表 1 所示。
5 標(biāo)準(zhǔn)孔板能耗的定量計(jì)算
下面以山東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 2018 年市政施 工圖設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)分析各種流量計(jì)的 能耗。該項(xiàng)目為山東省濰坊市一供水公司供水管道項(xiàng) 目，工程條件為：供回水壓力 1.6 MPa、1.1 MPa，設(shè) 計(jì)流量 1 200 t/h，常用流量 1 000 t/h。流量計(jì)主要設(shè)
計(jì)參數(shù)如表 2 所示。
將以上參數(shù)代入本文的公式中并按照規(guī)范規(guī)定的 直徑比優(yōu)選值 0.44、0.52、0.57、0.62，可計(jì)算得出不 同直徑比下孔板和噴嘴的機(jī)械能耗一致。表 3 為含有 節(jié)流元件的流量計(jì)機(jī)械功率損失表。
以 1 a 計(jì)算，電價(jià) 0.690 9 元/(kW·h)，每年表計(jì)產(chǎn)生的能耗及費(fèi)用如表 4 所示。
6、結(jié)語(yǔ)
上述計(jì)算和分析表明，標(biāo)準(zhǔn)孔板和標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量 計(jì)的能耗好大，且能耗隨著直徑比的增大而降低；渦街流量計(jì)和電磁流量計(jì)的能耗次之；超聲波流量計(jì)的 能耗好低。含有節(jié)流元件的流量計(jì)由于存在壓力損失， 所導(dǎo)致的用電量和用電費(fèi)用的增加是相當(dāng)可觀的。 流量計(jì)的節(jié)能對(duì)供水企業(yè)降低運(yùn)營(yíng)成本，提高生產(chǎn)效益具有重要的意義。建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)對(duì)節(jié)能有更高的需求。如何實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量?jī)x表節(jié)能和降耗是值得業(yè)內(nèi)人士思考的問(wèn)題。為盡量減少能耗及由此產(chǎn) 生的費(fèi)用，應(yīng)當(dāng)在保證精度的前提下采用無(wú)節(jié)流、阻 流元件的流量計(jì)，同時(shí)在工程中應(yīng)將節(jié)能作為選擇流 量計(jì)的重要依據(jù)。
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