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    渦街流量計

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    客觀對待渦街流量計與節能降耗的關系

    來源:作者:發表時間:2018-10-19 13:51:46

        摘要:本文從準確度、yongjiu壓損兩個方面,對渦街流量計是否為節能降耗監測流量儀表,是否亟待大力推廣應用提出一些看法。

        近兩年,在多個期刊上都可看到一篇文章(以下簡稱該文),該文呼吁“從節能降耗要求看推廣應用渦街流量計的必要性“。渦街流量計作為一種新型的節流裝置,確有一些如要求直管段較短等優點,但是否如該文所說它是一種理想的節能儀表,因而是實現監測節能降耗較少、非常好的的選擇而亟待大力推廣?業內不少人士都難以茍同。我們也提出以下一些看法,供讀者參考。


    客觀對待渦街流量計與節能降耗的關系

        節能監測流量儀表的特點
        當前,節能減排已是我國經濟建設的重中之重,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:
        1. 準確度較高
        用于監測節能降耗的流量儀表應具有一定的準確度,否則,就難以用數據明確地說明節能效果,也無法進一步采取節能措施。因此,國標GB17167對流量儀表的準確度都有明確規定,一般為1~2.5級。
        2.yongjiu壓損不宜過大
        流量儀表在此是監測節能降耗的,但它本身不僅不能節能,還須消耗能量,其壓損大小與儀表的結構有關,在此特情況下,應首先選擇那些壓損不大的儀表。

    二、渦街流量計是好理想的能源監測儀表嗎?
        1. 渦街流量計在我國過熱的背景
        渦街流量計(V-coneflowmeter)是美國MCCROMETER公司于上世紀八十年研制推向市場的。二十年來,在國外主要用于測濕氣體、氣固、氣液二相臟污流體的流量,取得了較好的效果,尚未聽說要推廣到一切領域,要用它取代經典節流裝置的說法。
        2003年初,國際標準化組織公布并要求實施節能裝置新標準—ISO5167:2003E。它對經典節流裝置前直管段長度較舊標準提出了更為苛刻的要求,現場難以滿足,用戶普遍尋求一種對直管段長度要求較低的儀表,渦街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60~70次以宣講新標準ISO5167為名、行推銷渦街流量計為實研討會、學習班,在這種“揚長避短“的熱炒下,渦街流量計在全國遍地開花,形成了過熱的現象。以十七屆MICDNEX2006為例,國內外展出渦街流量計的廠商共33家,其中國外(含合資企業)僅3家,約占9%,而國內展出廠家占91%,其它產品國外大約占40%左右。不僅如此,國內展出的渦街流量計均為國外仿制品,沒有創新,這種低水平的重復就造成了市場中激烈的壓價競爭惡果。
        2.渦街流量計的技術特點
        ①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.渦街所形成的環形通道逐漸減小,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.渦街與管壁之間形成了環形通道,它在內錐直徑好大的地方形成好窄的通道,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。渦街流量計的內錐不僅具有節流作用,還具有整流作用,相當于附加了一個流動調整器(Flow Conditioner)。因此,它可以在直管段不夠長的情況下,較其它節能裝置能獲得較高的準確度。
        ②準確度在應用條件下達不到±0.5%。流量儀表的準確度不僅取決于本身,還取決于使用條件。只能說在直管段長度不足的條件下,渦街流量計由于環形通道的整流作用,準確度有可能優于經典式節流裝置(孔板、噴嘴)。而由于生產加工、安裝和現場條件等因素的影響,其準確度往往達不到該文所宣稱的±0.5%。
        三暢儀表是一個研制、銷售渦街流量計的專業公司,其所公布的數據較為可信,該公司曾對口徑從15mm至1600mm不同βν值 下的渦街流量計做了大量的檢定工作,部分數據列于1.
        表1所示的數據表明,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,流出系數離散性將達到5%左右。這里還要強調:
        三暢儀表所標定的渦街流量計βν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。
        ③渦街流量計的壓損。
        a.內錐與孔板的壓損相差無幾
        Pe—yongjiu壓損;
        △ P—輸出壓差;
        βν—直徑比。
        根據不同的βν值,計算管、控板、內錐兩種流量計的△Pe/△P比值,列于表2,繪于圖1.
        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βν值小于0.55時,相當于孔板的90%,而不如該文所說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yongjiu壓損而帶來的年運行費進行了計算[2][3],結果表明,在口徑較?。ㄐ∮?50mm)年運行費相差并不大,當管徑增加1倍,年運行費增加4倍,呈幾何級數增長,因此只有當管徑較大時,壓損所造成的經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)在口徑較小的選用。
        3.技術特點是相互制約的
        渦街流量計的一些技術參數是相互關聯、相互制約的,不可能同時都處于非常好的狀態,如:
        ①要求在直管段較短的情況下要取得較好高準確度,就應選用較小的βv值(0.45~0.6)而在此βv下,yongjiu壓損即相當于孔板的88%~96%,失去了壓損小的特性。
        ②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。
        4.小結
        綜上所述,按照能源監測流量儀表的兩個基本條件:較高的準確度;較低的壓力損失。而渦街流量計顧此失彼,難以兼顧,這是不能隨意忽視的客觀規律。因此,它不是能源監測好理想的流量儀表,更談不上“從節能降耗看亟待推廣應用內錐式流量計的必要性”。

    三、討論
        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,現場條件也千變萬化,因而流量儀表的原理有十余種,類型200多個,猶如各種不同的藥品可治療不同的疾病一樣,目前還沒有聽說過哪一種流量儀表完善到足以取代其它流量儀表。雖然市場的發展趨勢有利于新型流量儀表(超聲、電磁、科氏),據知名網站(Flow Research)評估,這三種儀表五年(2002~2007年)世界市場的年均增長率達到了6.2%,但其總裁仍表示,由于傳統流量儀表(經典節流裝置、容積、轉子等)安裝基數很大,替代更新并非一朝一夕,而將是一個漫長的過程。這個論點當然也適用于渦街流量計。
        2.評價應實事求是。渦街流量計的優點應肯定,不足之處也不能回避。在與其它儀表運行性能比較時應采取同一標準。如對比內錐與孔板yongjiu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。
        渦街流量計實際應用的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的渦街流量計βv為0.44;
        ②用于國內云南曲靖的βv為0.504,都不是0.85。
        3.渦街流量計的優點不僅是由于有整流作用,適用于現場直管段長度不足的地方;還在于它的環形通,使污手無法滯留而適用于測臟污流體。如高爐煤氣、焦爐煤氣,性能優于偏心孔板、楔形流量計,近二十年來國外主要也是將其用在這個領域,并未全面推廣使用,如不看對象,全面推廣將會造成不少隱患,例如,我國已有不少聽信片面宣傳的將其用于測高壓蒸汽。由于高壓蒸汽的密度及流速較高,會在內錐后產生強烈的漩渦而引起振動,而內錐又是懸臂地安裝在儀表中,易造成安全隱患,在這種情況下,倒不如采用某些人呼吁要求被取代的經典節流噴嘴,因為后者安裝可靠,不易振動。此外,據用戶反映,由于渦街流量計的低壓取于內錐后中央,用細管傳至儀表外,故粉塵較多時有堵塞現象;再其次,在結構的牢靠及壓力恢復上性能都不及新推出的梭式、槽道。
        因此,對渦街流量計宣傳要適度,其存在的問題還不少,有待改進,不宜急于在力推廣、全面應用。
        4.推廣應用的前提是標準化
        目前,渦街流量計由于過熱的宣傳,生產廠家不少于百家,都是照搬國外技術,更未積累在各種應用條件下的實驗數據。反觀呼吁要被取代的經典節流裝置,不僅經過近百年的應用、考驗,各種條件下積累了數以萬計的實驗數據。在此基礎上制定相應的國際標準ISO5167(國標GB/T 2624與其等同),在應用中,特別是在產生貿易糾紛時有法可依、有章可循。
        在軟實力上渦街流量計與經典節流裝置存在較大的差距。渦街流量計雖有一些無可爭議的優點,但要取代一種應用近百年、較少可以干標、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。

     

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