[導讀] 本文從生產實際出發，提出生產中出現的問題，結合流量計選型時需要注意的事項，確定合理的選型方案，通過計算比較進一步驗證合理選型對節能降耗的的重要性。
1 前言
山東石橫特鋼集團有限公司是集焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼、機械制造及動力為一體的大型鋼鐵企業。近幾年，隨著企業生產規模的擴大和生產裝備的不斷提高，始終堅持以經濟效益為中心，大力開展技術創新工作，不斷轉變計量工作的管理思路，加大計量器具資金的投入力度，計量管理工作取得了明顯的進步。
在企業的流體計量中，現場的安裝條件和運行工況往往會影響流量計的準確度，勢必造成上、下游工序之間的計量偏差，因此在流量計的選型上更加關注在實際安裝條件下所選用的流量計的準確度。加裝這些流量計除了貿易結算使用外，主要目的是為了實現節能降耗。由于流量計的種類很多，各種流量計的性價比不同，而選型中又涉及許多技術與經濟因素，因此也更加關注流量計在運行時的耗能費和泵送費（即流量計的永久壓力損失）。從長期的現場經驗來看必須要綜合考慮這些因素，才有可能同時作到技術上可行和經濟上合理。
2 問題的提出
目前集團公司擁有東、西壓風站各1座，滿負荷月生產能力可達2760多萬m3，每年運行電費總共33120萬元。2007年以前由于無獨立的主管路，上游計量系統一直得不到完善，空壓機的生產能力一直通過臺時計算得出，給下游工序的成本核算帶來影響。2007年以來通過技術創新的深入開展，對管網進行了改造形成了東、西壓風站的動力互補。改造后的東、西壓風站具備安裝流量計的條件，因此如何對流量計進行合理的選型成為實現節能降耗的關鍵。
3 流量計的選型
（1）從技術和經濟角度來看，對于一個特定的使用場合，流量計的選型取決于該測量課題在不同方面的重要性。對流量計正確、合理的選型可總結出4大類原則。其中，利用前兩大類原則可確定某種流量計是否適用，初步建立流量計的數學模型；后兩大類原則則涉及性價比的判定。這4大類原則分別為：
1）工藝過程的工作條件（被測流體的類型、最大流量、常用流量、工作溫度、工作壓力、公稱通徑等）；
2）流量計的安裝條件（室外、室內、環境溫度等）；
3）流量計的性能和流量測量原理（標準孔板、渦街、彎管等）；
4）流量計的購置、安裝費用和運行維護的評價。以上4方面都是決定選用某種流量計的因素。在比較各種流量計的費用時，除了實際的購置費外，還應權衡流量計運行時的耗能費以及為補償總的永久壓力損失的泵送費。因此只有綜合考慮并權衡了以上這些重要因素，才能作到流量計的合理選型。
（2）應用上述4條原則對東、西壓風站進行流量計選型，按1個站的生產能力，供選擇的流量計有標準孔板、V錐。工藝過程的工作條件（壓縮空氣、Qmax=15000Nm3/h，Qmin=1500Nm3/h，DN=200mm，PN=0.7MPa，t=40℃），流量計的安裝條件（室內，直管段長度有2m，管道有振動），流量計的性能和流量測量原理（壓損較小，精度0.5%，量程比10：1），從上述3點看選擇V錐流量計使用較為合理，另外流量計的購置、安裝費用較標準孔板稍貴。
4 壓力損失與耗能費的計算
（1）進一步判定選擇V錐流量計取代孔板只能通過耗能費的計算。在液壓傳動中，能量損失主要表現為壓力損失，壓力損失分為2類：沿程壓力損失和局部壓力損失。沿程壓力損失：油液沿等直徑直管流動時所產生的壓力損失，這類壓力損失是由液體流動時的內、外摩擦力所引起的。局部壓力損失：是油液流經局部障礙（如彎管、接頭、管道截面突然擴大或收縮）時，由于液流的方向和速度的突然變化，在局部形成旋渦引起油液質點間，以及質點與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產生的壓力損失。常用節流裝置永久壓損的計算公式如下：
孔板的壓損公式：
（1）
V錐節流裝置的壓損公式：
（2）
式（1）、（2）中：
Δω為永久壓力損失；
β為直徑比；
βv為等效直徑比；
ΔP為差壓值。
（2）在許多請況下，由總的永久壓力損失所造成的額外耗能費，是在流量計選型時必須要考慮的一個重要因素。特別是對于較大口徑、較大流量的管道，由泵或壓縮機輸送流體所需的泵送費是很大的，下面對流量計選型進行泵送能耗值的分析計算。
對于不同的介質，采用不同的流量單位時，可采用以下不同的能耗值計算公式：
1）對于液體：
（3）
式中：
W為能耗值，單位：W；
Δω為永久壓損值，單位：kPa；
Q為工況下的體積流量值，單位：L/min；
η為泵和電動機的效率（常取η=0.8）。
2）對于氣體（蒸氣）：
（4）
式中：
Zf1為上游流動工況下氣體的壓縮因子；
Tk1為上游取壓孔處氣體的絕對溫度，單位：K；
Qscmh為標準狀況（293.15K，101325Pa）下，氣體的標況體積流量值，Nm3/h；
Pfl為工況下，上游取壓孔處，流動氣體的絕對壓力，kPa。
3）當被測量是液體或氣體（蒸汽）的質量流量時：
式中：
Qkph為液體或氣體（蒸氣）的質量流量，單位：kg/h；
ρfl為在工況下，在上游取壓孔處流動液體或氣體（蒸汽）的密度，單位kg/m3。
（3）耗能費計算。以上述壓縮空氣流量計選型為例，采用公式（2）計算V錐取代孔板后可節約的年耗能費，有關參數如下：最大流量Qmmax=15000Nm3/h，常用流量Qmcom=12000Nm3/h，孔板的直徑比β=0.5，最大差壓ΔPmax=10kPa，在工況下，壓縮空氣的密度ρ工=9.57kg/m3。
如用所設計的V錐流量計取代孔板流量計，在常用流量Qmcom=12000Nm3/h下，最大差壓ΔPmaxv=1kPa，每年可節約的耗能費。計算如下：
1）計算在常用流量Qmcom下，孔板流量計的常用差壓ΔPcom
2）在常用流量Qmcom下，孔板流量計的壓損δP1：
3）在常用流量Qmcom下，V錐流量計的常用差壓ΔPcomV：
4）在常用流量Qmcom下，V錐流量計的壓損δP2：
5）在常用流量Qmcom下，孔板流量計與V錐流量計的永久壓力損失的差值Δω：
6）按式（6）計算在常用流量Qmcom下，由孔板所多消耗的能量值：
式中：W為所多消耗的能量值，單位：W；
Δω為永久壓損值的差值，單位：kPa；
Qmcom為壓縮空氣的常用體積流量，單位：kg/h；
η為泵和電動機的效率（常取η=0.8）；
ρ工為在工況下，壓縮空氣的密度，單位：kg/m3。
7）通過采用V錐流量計替代孔板，每年可節約能耗費計算如下：
年耗能費（元/年）=（W/1000）×（運行時數/年）×（工業電價/kWh）（工業電價為：1元/kWh）
年耗能費=（19033/1000）×（24×365）×（1元/kWh）=166729元，因而東、西壓風站每年可節約的耗能費為166729×2=333458元。
流量計投入使用以來，運行穩定，不僅完善了壓縮空氣的計量，消除了上、下游工序之間的計量矛盾，而且節省了大量的運行成本。可見選用合適的流量計對生產運行的提質降耗起到了關鍵的作用。
5 結束語
在金融危機形勢嚴峻的當前，能源計量工作更顯得尤為重要，從事能源計量、檢測儀表的工作者應當不斷的學習新科技、新技術，不斷深入開展技術創新工作，采取最優的計量方案，走可持續性和節約性發展的道路，為企業的發展提供有力的技術支持。
參考文獻
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2 JJG640-1994差壓式流量計的檢定規程.1994，7.
3 用能單位能源計量器具配備和管理通則.中國計量出版，2007，1.
4 米勒美國），流量測量工程手冊.機械工業出版，1990，5.