从压力损失看节流装置的选型

  仪器信息网 ·  2011-03-23 23:49  ·  37935 次点击
目前在冶金企业的流量测量中使用节流式流量计的测量点有很多。它通常由标准或非标准节流装置和将流量转化成测量差压并显示流量的差压计组成。在这个流量计量系统中作为一次装置的节流元件,有十分显著的特点:
(1)结构简单、安装方便、工作可靠,又具有一定的准确度;
(2)有丰富、可靠的实验数据,其加工、设计已经标准化,不需要单独进行标定,即能在已知的不确定度范围内进行测量。
正是由于这些优点,才使标准节流装置在工厂中得以普及,充分得到应用。
2节流式流量计存在的问题
随着生产及控制技术的发展。企业越来越注重通过采用先进科学技术,挖掘内在潜力,追求自身效益的最大化。在这种情况下,标准节流装置的压损问题也逐渐被企业所重视,成为能源管道输送中的一个重要问题。根据节流式流量计的工作原理可知:差压法流量测量的基本依据是当流体流经节流装置时,流体在节流装置的上下游侧时会产生静压力差(如图1)。
也就是说差压法流量测量中不可避免地存在一定的压损。图1中的P2-P3为流体通过节流装置时产生的压损,以下用δp表示,根据GB2624-93中标准节流装置的设计原理可知管道流经节流装置的压力损失为:
δp=(1-β1.9)△p
式中:β—节流件内径与管道内径之比d/D;
△P—流量差压。
从上式中不难看出,在一定的流体情况下,差压△P越大,压损越大;β值越小,压损越大。
下面以高炉煤气为流体介质加以说明采用标准流量孔板的压损情况:
差压:△P=4kPa;
流量系数:α=O.604;
孔径比:β=0.649。
先计算压损:
δp=(1-β1.9)△p=(1-0.6491.9)×4=2.2408kPa
为方便说明先进行量纲的换算,因有
即有:
P损
又因为
,将对应流量下的压力损失换算成功率则有:
P损=7311936×2.72407×10-3=19.92kW
一年内损失的电功率为:
P=l9.92×365×24=l74499.2kW·h
以当地电价0.462元/kW·h计算。损失的电费为:
S=174499.2×0.462=80618.63元
3改进实例
从以上过程可以看出,该测量点由于采用标准流量孔板作为节流装置,因压损导致的能源浪费十分可观,企业应对此有足够认识。
对于生产组织来说,节流装置的能耗损失仅仅是一个方面,更重要的是由于压损过大,会引发不必要的能源供需矛盾,给生产组织带来困难。我单位曾经在煤气混合加压站出口装有一套工艺监视用的流量孔板,在用户单位产量大幅提高后明显感到煤气压力偏低,经调查在混合加压站出口的压力为7.5kPa,在最远端压力仅为3.5kPa,再查流量孔板资料发现仅节流装置的压损竟然高达2.8kPa。为此公司果断决策,拆除这一流量孔板,有效地缓解了因压损过大而引发的能源供需矛盾。
4结语
这一事例说明对那些影响管道内流体流速、压力的标准流量孔板进行改造是企业在生产组织和技术改造时应予以考虑的。但在具体选择什么样的流量计时则需要认真考虑:标准流量孔板是有压力损失大、安装、检查困难的缺点,但它也有无须进行实物标定、准确性高、可靠性高的优点;而新型流量计(超声波流量计、威力巴管、弯管流量计、电磁流量计等属新型低压损流量计)尽管压力损失小,但也有需要个别标定、价格偏高等不足。这些都需要工程设计人员综合流体性质、管道条件物价表条求等方面的因素,从经济性、失准可能带来的风险等方面综合考虑。

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