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    相同β值下節流型流量計開孔方式對節能效果的影響

    相同β值下節流型流量計開孔方式對節能效果的影響

    產品說明: 摘 要:在熱電行業中,流量傳感器的結構差異往往會引起不同的管網永久壓力損失,進而產生更高的能耗,不利于企業的節能減排。本文以計算流體力學為依據,通過數字化分析技術和工況標定方法,對不同結構下的流量計在蒸汽管網中的計量特性進行了研究。結果表明,在同一工況、同一等效直徑比β的條件下,合理的流量傳感器開孔方式可以降低過熱蒸汽在計量過程中的永久壓力損失,為企業節省電耗,且蒸汽流量值越大,節能效果越明顯,經濟效益越突出。
    引言
    節流式差壓流量計在差壓流量計中歷史最為悠久。其中,孔板流量計是目前國際上應用最為廣泛、標準化程度最高的一種流量計。其結構簡單、易于加工、經久耐用,但是也存在流出系數不穩定、重復性不高、精度低、線性

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    • 產品說明


        摘 要:在熱電行業中,流量傳感器的結構差異往往會引起不同的管網yongjiu壓力損失,進而產生更高的能耗,不利于企業的節能減排。本文以計算流體力學為依據,通過數字化分析技術和工況標定方法,對不同結構下的流量計在蒸汽管網中的計量特性進行了研究。結果表明,在同一工況、同一等效直徑比β的條件下,合理的流量傳感器開孔方式可以降低過熱蒸汽在計量過程中的yongjiu壓力損失,為企業節省電耗,且蒸汽流量值越大,節能效果越明顯,經濟效益越突出。
    引言
        節流式差壓流量計在差壓流量計中歷史較為悠久。其中,孔板流量計是目前國際上應用較為廣泛、標準化程度好高的一種流量計。其結構簡單、易于加工、經久耐用,但是也存在流出系數不穩定、重復性不高、精度低、線性差、yongjiu壓力損失大等缺點。因此,根據節流件開孔數目和分布規律的不同,研究人員發明了多種新型差壓式流量測量裝置,與傳統標準節流裝置孔板相比,該類節流式差壓流量計的量程比大、精確度高、直管段要求短、yongjiu壓力損失小[1-4]。這種類型的流量計在熱電行業更是得到了廣泛的應用。在節能減排要求日益增加的驅使下,熱電行業也要求流量測量時產生較小的yongjiu壓力損失。本文采用兩種不同開孔方式,但等效直徑比β值相同的流量計對熱電廠的蒸汽流量測量,并進行數字化分析和工況標定,進而對比兩種流量計的節能效果的好壞,為工業現場流量計的選型提供參考。


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    蒸汽管網基本參數
        該蒸汽管道水平安裝,尺寸為Φ480×2。管道內介質為過熱蒸汽,密度為15.496kg/m3,粘度為1.94×10-5Pa•s。工況標定時選取常用流量200t/h、好大流量350t/h、好小流量50t/h,操作壓力為3.6MPa,溫度為290℃。根據該蒸汽管網的基本參數可設計兩種流量計的三維模型如圖1所示,并命名為1號流量計和2號流量計。根據工況數據,蒸汽管道上下游直管段足夠長。根據流場充分發展的原則,并盡可能提高計算效率,可選取上下游直管段各20D。圖2分別為安裝1號流量計和2號流量計的傳感器部分在管道內安裝的三維模型。
    2 流場分析對比
        首先,按照正常流量200t/h對兩種流量計所在管道內的流場進行分析,流場分布如圖3所示。圖3為兩種流量計的管道壓力云圖,從圖中的壓力坐標可以看出,1號流量計的好大值(20000Pa)和好小值壓力(-80000Pa)差值要遠遠大于2號流量計。圖4(a)和(b)為兩種流量計的管道和垂直中截面速度云圖,根據圖4(a)可知,安裝1號流量計的管道中好大流速可達140 m/s,而2號流量計為85 m/s,流速的好大值充分說明1號流量計的縮脈現象比2號流量計嚴重。根據伯努利方程可知,流速越高,壓力越小,所以可定性分析出1號流量計的壓力損失大于2號流量計。根據圖4(b)的對比可知,蒸汽經過1號流量計之后中心孔位置流速為60 m/s,而經過2號流量計后為45m/s,可根據伯努利方程進一步反映出2號流量計的壓力損失小于1號流量計。圖4(c)為兩種流量計的局部渦流對比,渦流對比無法給出定量的壓損大小關系。故需要采用數字化技術對兩種流量計在不同流量下進行工況標定,結果如表1所示。根據表1的結果可知,1號流量計的yongjiu壓力損失遠遠大于2號流量計的yongjiu壓力損失。以常用流量為例,1號流

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    量計yongjiu壓力損失為21741.1Pa,而2號流量計的yongjiu壓力損失為16193.3Pa,對比可知,2號流量計的yongjiu壓力損失比1號流量計小25.0%,即2號流量計比1號流量計節能25.0%。好大流量時,2號流量計比1號流量計節能25.2%;好小流量時,2號流量計比1號流量計節能24.6%??梢?,在同工況下,2號流量計節能效果十分明顯。
    3 兩種流量計經濟性分析
        yongjiu壓力損失降低可以大大減少蒸汽在輸送過程中消耗的能量,而運行輸送成本是一筆很大的開支(消耗的電能)不能忽略,雖然它不在一次投資里面體現,但在動態投資里遠遠超過儀表的一次投資。電動機的功率損失計算方法如公式(1)所示[5]。


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        按照設備一年365天運行,每天運行24h,每度電費為0.5元計算,則能耗換算成年度電費為:年度電費=365×24×97.43×0.5=426743.4元2號流量計的功率損耗為:


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    2號流量計的年度電費為:
        年度電費=365×24×72.55×0.5=317769元運行一年后,2號流量計比1號流量計可節約(426743.4-317769)=108974.4元。
        1號流量計和2號流量計的經濟性對比如表2所示。根據表2可知,一臺2號流量計可比1號流量計每年節省至少十幾萬元,而一臺2號流量計和1號流量計的差價也不會超過幾萬元,所以從性價比來衡量,其經濟效益十分明顯。
    4 結論
        綜上,該熱電公司現場提供的蒸汽管網參數,分別設計和安裝了1號流量計和2號流量計,通過數字化技術對兩者進行流場分析和工況標定后,可得出結論:
        1)在相同工況條件下,2號流量計比1號流量計的yongjiu壓損更低,節能效果更好。常用流量下,2號流量計比1號流量計節能25.0%;好大流量時,2號流量計比1號流量計節能25.2%;好小流量時,2號流量計比1號流量計節能24.6%。
        2)在同樣的量程比條件下,兩者的精度等級均為0.5級,滿足現場對蒸汽計量的需求。
        3)一臺2號流量計在常用流量下運行一年可比1號流量計節約11萬元,在好大流量下運行一年可節約57萬元,而兩種流量計每臺價格差不會超過幾萬元。因此,2號流量計運行一年不但可以收回成本,并且更加省錢。

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