摘要：为了分析常用流量计的能耗，理论推导了常用流量计能耗的计算公式，并结合实际工程数据进行了计算。计算结果表明，标准孔板和标准喷嘴流量计的能耗最大，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最低。因此在保证精度的前提下，采用无节流、阻流元件的流量计具有较好的经济效益。
0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DN400mm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最广泛的流量计，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最多。
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/T2624.2—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：孔板流量计和GB/T2624.2—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，L1=L2'=25.4/D。
2.2涡街流量计的压力损失
　　根据JB/T9249—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为永久压力损失，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0Pa。
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1.6MPa、1.1MPa，设计流量1200t/h，常用流量1000t/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1a计算，电价0.6909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最大，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最低。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。

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