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孔板和渦街兩種流量計壓力損失的計算和分析

摘要：孔板流量計在石化企業(yè)計量中仍占主要成份。但該流量計因壓力損失較大，而使大量的能源被白白浪費(fèi)。本文通過對孔板和渦街兩種流量計壓力損失的計算和分析認(rèn)為，如果用渦街流*計代替孔板流量計，每年可為大慶石油化工總廠節(jié)約大*能源。
1、前言
總廠生產(chǎn)裝置中，現(xiàn)有各種氣體流量計280臺，其中孔板流量計為215臺，占整個氣體流量計的77%?，F(xiàn)在人們普遍認(rèn)為孔板流量計具有歷史長、造價低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但這種流里計因流體受到節(jié)流作用而產(chǎn)生嚴(yán)重的壓力損失，此弊病卻沒引起人們的足夠重視，致使大量能源被浪費(fèi)掉。
渦街流量計是一種近02年來迅速發(fā)展起來的流量儀表，與當(dāng)前廣泛使用的孔板流量計相比，有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在使用過程中，渦街流量計準(zhǔn)確度高，壓力損失小，同一臺流量計用于測量不同的介質(zhì)，其儀表常數(shù)不變，是一種很有發(fā)展前途的節(jié)能型計量儀表。
2、壓力損失的計算與比較
2.1 壓力損失的計算
(l)孔板流量計的壓力損失δp1計算公式
式中
δp1-孔板流量計的壓力損失，Pa；
a-流量系數(shù)；
β-孔板直徑與管道直徑之比；
△P-孔板上、下游間的靜壓差，Pa。
根據(jù)公式（1），我們可以列出表1
當(dāng)知道直徑比β時，可由表1直接查出孔板不可恢復(fù)壓力損失δp1=ψ△P，免得用公式
(1)進(jìn)行繁瑣地計算。
(2)渦街流量計壓力損失計算公式
渦街流量計是根據(jù)卡門渦街原理研制成的一種流體振動式儀表，流量計殼體內(nèi)有一個與被測介質(zhì)流向垂直的旋渦發(fā)生體。當(dāng)流體流過旋渦發(fā)生體產(chǎn)生渦流，也會產(chǎn)生壓力損失，其值δp2由下式計算：
式中
δp2-渦街流量計的壓力損失，Pa；
Cd-渦街流量計的阻力系數(shù)，當(dāng)發(fā)生體為矩形柱狀時Cd=2.4；
V-管內(nèi)流體平均流速，m·s-1；
ρ-被測流體的，密度，kg·m-3.
壓力損失δp所造成的動力損耗δw，由下式計算（已折合成耗電量）:
式中 qm-流體的質(zhì)量流量，kg·h-1。
總廠生產(chǎn)中所用蒸汽，除大檢修外，其它時間均為連續(xù)供應(yīng)，如平均每年檢修期按20天計，則全年供汽時間為828Oh，工業(yè)用電每千瓦小時為0.4元，則一年的能源耗損費(fèi)是：
2.2 能力損失比較
已總廠生產(chǎn)所用蒸汽為例，對上述兩種流量計能耗進(jìn)行比較如下：
熱電廠向塑料廠供給蒸汽密度ρ=5.052Kg·m^³，流量qm=14000kg·h-1，管道直徑D=300mm，孔板內(nèi)徑d=150mm，孔板差壓上限△P=25kPa。
（1）計算孔板流量計能力損失
將上述已知數(shù)據(jù)代入公式（1）和（3）得：
功率損耗δw1=16.97kw
每年動力損耗N1=14.05×104kw·h。
（2）同一條蒸汽線上改用渦街流量計動力損失
把已知數(shù)據(jù)代入公式（2）和（3）得：
功率損耗δw2=0.69kw
年動力損耗N2=5713.2kw·h
采用孔板流量計比渦街流量計每年多耗能量13.48×104kw·h。
3、經(jīng)濟(jì)效益比較
通過上面對一個中等直徑的兩種類型流量計壓力損失的分析計算可知：
一臺孔板流量計每年動力耗損費(fèi)為56204元；
一臺渦街流量計每年動力耗損費(fèi)為2285元。
將這兩種動力耗損費(fèi)和其它費(fèi)用列于表2.
由表2可知，渦街流量計的壽命較低而設(shè)備購置和維修費(fèi)又偏高。但因動力耗損費(fèi)大大低于孔板流量計，其節(jié)約潛力仍相當(dāng)可觀。
總廠現(xiàn)有135臺孔板流量計用于蒸汽計量，如將他們?nèi)扛鼡Q成渦街流量計，根據(jù)表2提供的數(shù)據(jù)可計算出135臺流量計一年的消耗費(fèi)分為為：
孔板流量計的消耗費(fèi)：
使用渦街流量計每年可為總廠節(jié)約700余萬元。