引言

      流量计量是工业和市政系统中比较重要的系统， 是贸易结算和效益分析的重要依据。对于 DN400 mm及以上管径来说，常用的流量计有差压式流量计 （例如孔板流量计、喷嘴流量计等）、涡街流量计、电磁流 量计以及超声波流量计等。 通常，设计单位和建设单位在选择流量计时主要考虑计量的精度、精度标定的方便程度、表计的初期 投资和表计的可靠性等因素，一般对表计的能耗不会 做太多的分析。本文就常用流量计的能耗进行了分析 论证。流量计量仪表的能耗主要体现在以下两个方面， 即因仪表的节流导致的机械损失和仪表的电损失[1]。两 者之和可以作为流量仪表的总能耗。

 

 1 常用流量计介绍

1.1 差压式流量计 

 

      差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产 生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺 寸来计算流量的仪表。差压式流量计由一次装置 （检测件） 和二次装置 （差压转换和流量显示仪表） 组成。 差压式流量计是一类应用非常广泛的流量计，在各类流 量仪表中其使用量居首位。 检测件又可按其标准化程度分为两大类，即标准检测件和非标准检测件。其中，标准孔板一般在工程中 采用得非常多。

1.2 涡街流量计 

      涡街流量计是根据卡门 （Karman） 涡街原理研究生产的。它的特点是压力损失小、量程大、精度高，在 测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、 黏度等参数的影响。

1.3 电磁流量计 

      电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的一 种测量导电性液体的仪表。它的特点为测量通道是一 段光滑的直管，不会阻塞、不产生压力损失，节能效果 好；流量大，口径宽。

1.4 超声波流量计 

      超声波流量计是通过检测流体流动对超声束 （或超声 脉冲） 的作用以测量流量的仪表。超声流量计属无阻碍 流量计，是解决流量测量困难问题的一类流量计，特别 是在大口径流量测量方面，有较突出的优点。近年来， 超声流量计是发展迅速的流量计之一。

 

 2 常用流量计的压力损失

2.1 差压式流量计的压力损失

      根据 GB/T 2624.2—2006 用安装在圆形截面管道 中的差压装置测量满管流体流量 第 2 部分：孔板 和GB/T 2624.2—2006 用安装在圆形截面管道中的差压装 置测量满管流体流量 第 3 部分:喷嘴和文丘里喷嘴[2- 3]，标准孔板及喷嘴的压损公式为：

      式(1)～(6)中，Δω 为孔板及喷嘴的压力损失，Pa；K 为 孔板及喷嘴的压力损失系数；ρ1 为流体的密度，kg/m3； v 为流体的流速，m/s；β 为直径比；C 为流出系数；ReD 为根据管道直径 D 计算出的雷诺数；A 为由管道雷

 

      诺数和直径比确定的管道系数；L1 为孔板上游端面到 上游取压口的距离 l1 除以管道直径 D 得出的商；M2' 为 位置系数；L2' 为孔板下游端面到下游取压口的距离 l2' 除以管道直径 D 得出的商。 对于不同的取压方式，L1 与 L2' 的取值如下：对于 角接取压口，L1=L2'=0；对于 D 和 D/2 取压口，L1=1， L2'=0.47；对于法兰取压口，

 

2.2 涡街流量计的压力损失

      根据 JB/T 9249—2015 涡街流量传感器[4]，可推导 出涡街流量计压力损失公式为：

 

      式(7)中，δp 为yongjiu压力损失，Pa；CD 为流体阻力系数， 一般取 2.4；ρ为流体密度，kg/m3；U为平均流速，m/s。

 

2.3 其他流量计的压力损失 

      电磁流量计和超声波流量计均无节流元件，其压 力损失约为 0 Pa。 

 

3 常用流量计机械功率损失 

      流量计的机械功率损失由式(8)确定：

 

      式(8)中，ΔN表计为流量计的机械功率损失，kW；Q 为体 积流量，m3/h。 

      折合到电机处的功率损失为：

      式(9)中，ΔN折电机为折合到电机处的功率损失，kW；η 为水泵效率 η1 与电机效率 η2 之积。 

 

4 常用流量计的直接电耗 

      通过查各类流量计的样本，可得各种流量计的用电功率如表 1 所示。

5 标准孔板能耗的定量计算

      下面以山东省城乡规划设计研究院 2018 年市政施 工图设计项目中的一个设计实例来分析各种流量计的 能耗。该项目为山东省潍坊市一供水公司供水管道项 目，工程条件为：供回水压力 1.6 MPa、1.1 MPa，设 计流量 1 200 t/h，常用流量 1 000 t/h。流量计主要设

计参数如表 2 所示。

      将以上参数代入本文的公式中并按照规范规定的 直径比优选值 0.44、0.52、0.57、0.62，可计算得出不 同直径比下孔板和喷嘴的机械能耗一致。表 3 为含有 节流元件的流量计机械功率损失表。

      以 1 a 计算，电价 0.690 9 元/(kW·h)，每年表计产生的能耗及费用如表 4 所示。

 

6、结语

      上述计算和分析表明，标准孔板和标准喷嘴流量 计的能耗非常大，且能耗随着直径比的增大而降低；涡街流量计和电磁流量计的能耗次之；超声波流量计的 能耗非常低。含有节流元件的流量计由于存在压力损失， 所导致的用电量和用电费用的增加是相当可观的。 流量计的节能对供水企业降低运营成本，提高生产效益具有重要的意义。建设资源节约型社会对节能有更高的需求。如何实现流量测量仪表节能和降耗是值得业内人士思考的问题。为尽量减少能耗及由此产 生的费用，应当在保证精度的前提下采用无节流、阻 流元件的流量计，同时在工程中应将节能作为选择流 量计的重要依据。