[導讀] 近兩年，在不少專業(yè)期刊上都可看到呼吁“從節(jié)能降耗要求看推廣應用內錐流量計的必要性”的文章(以下簡稱該文)。內錐流量計作為一種新型的節(jié)流裝置，確有一些如要求直管段較短、抗臟污等優(yōu)點，但它是否為一種理想的節(jié)能儀表，是否是實現(xiàn)監(jiān)測節(jié)能降耗唯一、最佳的選擇而亟待大力推廣，業(yè)內不少專業(yè)人士看法不一。
近兩年，在不少專業(yè)期刊上都可看到呼吁“從節(jié)能降耗要求看推廣應用內錐流量計的必要性”的文章(以下簡稱該文)。內錐流量計作為一種新型的節(jié)流裝置，確有一些如要求直管段較短、抗臟污等優(yōu)點，但它是否為一種理想的節(jié)能儀表，是否是實現(xiàn)監(jiān)測節(jié)能降耗唯一、最佳的選擇而亟待大力推廣，業(yè)內不少專業(yè)人士看法不一。筆者認為，從準確度和永久壓損兩個方面來講內錐流量計并非為理想的節(jié)能降耗監(jiān)測儀表。
節(jié)能監(jiān)測流量儀表的要求
當前，節(jié)能減排已是我國經(jīng)濟建設的重中之重，用儀表進行科學評估是行之有效的方法，流量儀表在其中占有重要的地位，它應具有以下兩個基本條件：
■ 準確度較高
用于監(jiān)測節(jié)能降耗的流量儀表應具有一定的準確度，否則就難以用數(shù)據(jù)明確地說明節(jié)能效果，也無法進一步采取節(jié)能措施。因此，國標GB17167對流量儀表的準確度都有明確規(guī)定，一般為1～2.5級。
■ 永久壓損不宜過大
流量儀表在此是監(jiān)測節(jié)能降耗的，但它本身不僅不能節(jié)能，還須消耗能量，其壓損大小與儀表的結構有關，在此特定情況下，應首先選擇那些壓損不大的儀表。
內錐流量計發(fā)展過熱
內錐
表1所示的數(shù)據(jù)表明，當口徑較小時(小于150mm)，由于內錐的加工、安裝比較精確，流出系數(shù)的離散性約為1.5%;而當口徑為600mm～800mm時，由于加工、安裝較差，流出系數(shù)離散性將達到5%左右。
這里還要強調：該公司所標定的內錐流量計βv為0.43～0.6，有利于減小離散性，如大于0.85，離散性還將加大。流出系數(shù)的離散性還不是儀表的準確度，準確度還應包括校驗裝置的流量不確定度。
■ 內錐流量計的壓損。
由于通道在內錐后突然擴大，流體將在內錐后產(chǎn)生大量的漩渦，這是一個不可逆的非等熵過程，動能不可能無損地轉變?yōu)槲荒埽瑝簱p大是必然的。
a.內錐與孔板的壓損相差無幾，內錐流量計永久壓損的計算公式為：
△Pe /△P=(1.3-1.25 βv )
式中：
P e— 永久壓損;
△P — 輸出壓差;
βv — 直徑比。
根據(jù)不同的βv值，計算孔板、內錐兩種流量計的DPe /DP比值，列于表2，繪于圖1。
圖1 各種節(jié)流裝置β值與永久壓損的關系
從表2及圖1可見，內錐的壓損比孔板小，而大于噴嘴，特別是當bv 值小于0.55時，相當于孔板的90%，而不是如該文所說的1/4。
b.管徑較大時，壓損才應引起足夠的重視。我們對不同口徑的三種差壓計量計(內
錐、孔板、均速管)因永久壓損而帶來的年運行費進行了計算。結果表明：在口徑較小時(小于150mm)年運行費相差并不大，當管徑增加1倍，年運行費增加4倍，呈幾何級數(shù)增長，因此只有當管徑較大時，壓損所造成的經(jīng)濟損失才應引起足夠的重視，更不宜以此排斥其它壓損較大的流量儀表(如孔板、容積、科氏等)在口徑較小時選用。
技術特點相互制約
內錐流量計的一些技術參數(shù)是相互關聯(lián)、相互制約的，不可能同時都處于最佳狀態(tài)，如：
■ 要在直管段較短的情況下取得較高準確度，就應選用較小的βv 值(0.45～0.6)，而在此βv下，永久壓損即相當于孔板的88%～96%，失去了壓損小的特性。
■ 如該文所建議取βv 值為0.8以上，內錐的壓損可下降為孔板的58.5%，約一半;而這樣選用的結果是降低了整流效果，失去了在直管段不長情況下仍能維持較高準確度的特點。
綜上所述，對于能源監(jiān)測流量儀表的兩個基本條件：較高的準確度和較低的壓力損失，內錐流量計顧此失彼，難以兼顧，這是不能隨意忽視的客觀事實。因此，它不是能源監(jiān)測最理想的流量儀表，更談不上“從節(jié)能降耗看亟待推廣應用內錐式流量計的必
圖2 兩種環(huán)形通道流量計原理圖
改進產(chǎn)品
根據(jù)上述內錐流量計存在的不足，已提出相應的改進，如梭式流量計(圖2)。該產(chǎn)品在內錐后附加了后錐體，使動能得以順暢地轉換為位能，減小了壓損;其次，梭體通過三個中空、流線型支桿固定在管內壁上，力學結構穩(wěn)固。當直管段不足時，支桿還可起均速管的作用，迎流體有幾個總壓孔，用以測環(huán)形通道中的流速分布，以彌補因流速分布不均所引起的誤差。梭式流量計已于2005年10月由我國專利局授權，是我國具有獨立知識產(chǎn)權的產(chǎn)品。
該儀表近期已進行初步測試，樣機內徑100mm，βv=0.64。測試表明：流出系數(shù)誤差小于±0.5%，量程比10:1，重復性約0.1%，壓力損失△Pe/△P=0.205，僅相當于內錐在相同情況下的1/3。
無法完全取代傳統(tǒng)流量儀表
1. 目前尚不存在十分完善的流量儀表。由于影響流量儀表的因素較多，現(xiàn)場條件也千變萬化，因而流量儀表原理有十余種，類型有200多個。猶如各種不同的藥品可治療不同的疾病一樣，目前還沒有哪一種流量儀表完善到足以取代其它流量儀表。雖然市場的發(fā)展趨勢有利于新型流量儀表(超聲、電磁、科氏)的發(fā)展，但由于傳統(tǒng)流量儀表(經(jīng)典節(jié)流裝置、容積、轉子等)安裝基數(shù)很大，替代更新并非一朝一夕，而將是一個漫長的過程，內錐流量計亦然。
2. 評價應實事求是。內錐流量計的優(yōu)點應肯定，不足之處也不能回避。在與其它儀表進行性能比較時應采取同一標準。如對比內錐與孔板永久壓損時，為什么孔板的βv值取0.5～0.6，而內錐只取0.85，即使這樣，也得不到內錐壓損僅為孔板的1/4的結論。
內錐流量計實際應用的βv值，一般推薦為0.45～0.7，很少采用0.85，這樣才具有一定的整流效果，現(xiàn)就以該文所舉的兩個成功應用范例來說明：
① 國外用于瑞典SSAB的內錐流量計βv為0.44;
② 用于國內云南曲靖的bv為0.504，都不是0.85。
推廣應用的前提是標準化
目前，內錐流量計由于過熱的宣傳，生產(chǎn)廠家不少于百家，都是照搬國外技術，更未積累在各種應用條件下的實驗數(shù)據(jù)。反觀呼吁要被取代的經(jīng)典節(jié)流裝置，不僅經(jīng)過近百年的應用、考驗，積累了各種條件下數(shù)以萬計的實驗數(shù)據(jù)，在此基礎上制定了相應的國際標準ISO5167(國標GB/T 2624與其等同)，在應用中，特別是在產(chǎn)生貿(mào)易糾紛時也有法可依、有章可循。
在軟實力上，內錐流量計與經(jīng)典節(jié)流裝置存在較大的差距。內錐流量計雖有一些無可爭議的優(yōu)點，但要取代一種應用近百年、唯一可以干標、在市場仍占有較大份額的孔板，不能只靠宣傳，而是要做大量腳踏實地的技術工作，完成標準化才有可能。
用實驗數(shù)據(jù)進行科學評估
內錐流量計近年來已呈現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，也引起不少爭議，孰是孰非，各執(zhí)一詞。最公正的辦法就是用實驗數(shù)據(jù)進行科學評估。既要肯定優(yōu)點，也要看的不足。欣悉某行業(yè)協(xié)會已將此列入今年計劃，雖然不可能期望做點
實驗就可制訂標準，立即大力推廣。但至少對一些爭議會有一個公正的評定，如：用實驗數(shù)據(jù)來驗證本文提出的內錐壓損計算公式;是否在任何情況下前直管段僅需0～3D仍可保證±0.5%的精確度。它將有助我國工程界正確、合理地選用內錐流量計。
近幾年國內不少單位對內錐流量計進行了實流測試，測試表明：如需維持±0.5%的精確度，在阻力件為90°彎頭情況下，而內錐的bv=0.5～0.6，前直管段L長度應為3～5D(D管內徑);如bv=0.85，L應大于10D。如阻力件為閥門，在開度為25%時，L應大于10D。這些測試數(shù)據(jù)都不認同L僅需0～3D的說法。
流量計(V-Cone flowmeter)是美國MCCROMETER公司于上世紀八十年代研制并推向市場的。二十年來，在國外主要用于測量氣體、氣固、氣液二相臟污流體的流量，取得了較好的效果。
2003年初，國際標準化組織公布并要求實施節(jié)能裝置新標準——ISO5167：2003E。與舊標準相比，它對經(jīng)典節(jié)流裝置前直管段長度提出了更為苛刻的要求，應用現(xiàn)場難以滿足，用戶普遍尋求一種對直管段長度要求較低的儀表，內錐流量計恰好具備了這個特點，再加上我國近兩、三年來舉辦了幾十次研討會、學習班，在“揚長避短”的熱炒下，內錐流量計在全國遍地開花，形成了過熱的現(xiàn)象。以十七屆MICONEX2006為例，國內外展出內錐流量計的廠商共33家，其中國外(含合資企業(yè))僅3家，約占9%，國內展出廠家占91%，而其它產(chǎn)品國外展商大約占40%左右。不僅如此，國內展出的內錐流量計均為國外仿制品，沒有創(chuàng)新，這種低水平的重復就造成了市場中激烈的壓價競爭惡果。
內錐流量計技術特點
■ 要求前直管段長度較短。由于存在內錐，流體在流量計中的流動形成了兩個特點：
a.內錐所形成的環(huán)形通道逐漸減小，使流體流速加大、壓力降低，這種流動在流體力學實驗中證明是可以減小、甚至消除漩渦的。
b.內錐與管壁之間形成了環(huán)形通道，它在內錐直徑最大的地方形成最窄的通道，其作用類似于流動調整器的管束，具有減少漩渦、改善流動方向的作用。內錐流量計的內錐不僅具有節(jié)流作用，還具有整流作用，相當于附加了一個流動調整器