“目前还没有尽善尽美、适用所有现场的流量仪表，因此用户在选型时应全面，综合考虑。”——毛新业

节能降耗已成为我国经济建设的重中之重，采用仪表监测是促进节能降耗的有力措施，流量计在其中占有重要的地位，本文阐述了流量计在能源监测中的地位与特点，并对如何选用提出了一些意见与建议。

过去十年，我国经济建设发展迅速，GDP每年增长率都在10%以上，但同时我们付出了高耗能的代价，我国每百万美元产值的产品耗能达到1274t标准煤，为国际水平的2.4倍；美国的2.5倍；欧盟的4.9倍；日本的8.7倍。我国每年耗煤已达14.2亿ｔ，如“十一五”规划GDP要翻一番，按目前耗能水平，每年需生产近30亿ｔ标准煤，这个数量无论从资源、生产，还是从环保、安全、运输各方面考虑，都是难以为继的。如再不狠抓节能降耗，过大的能耗必将成为制约我国经济进一步发展的瓶颈。“十一五”期间中央将下最大的决心，把节能降耗作为经济建设中的重中之重，在确保GDP翻番的同时，单位产值能耗五年内应下降20%。

流量仪表在节能监测中的重要作用

为了使节能降耗落到实处，必须采取科学的态度，通过仪表的监测用数字来评估节能的效果。为此，中央责成有关部门制定了国标GB17167-2006，即“用能单位能源计量器具配备和管理通则”并已于2007年1月1日公布实施。GB17167-2006中的五条（4.3.2，4.3.3，4.3.4，4.3.5，4.3.8）为强制条款，核心内容为：凡用能达到一定规模的单位和设备都必需安装能源监测仪表，而且对用能的大小，监测仪表的种类及准确度等级都做了明确的规定。

在能源监测仪表中，除电能用电表、固态煤用称重仪表外，其他气态、液态能源（如原油、成品油、重油、渣油、天然气、液化气、煤气等）及载能工质（水、蒸汽）都必需采用流量仪表。即使对于固态能源煤，在流程工业连续作业时，也可采用冲板式流量计，或气固二相微波流量计。因此，流量仪表在能源监测仪表中具有举足轻重、无法替代的重要地位。

图1  内锥式（V-cone）流量计。

用于能源监测的流量仪表

影响流量仪表的因素较多，为适应这些要求，流量仪表的类型也多达200种，如何合理选用，并非易事。本文限于篇幅，略去一般选型原则，重点谈一下在能源监测中应注意的二个问题：

准确度

在能源监测中，流量仪表的准确度应放在重要的位置上，GB17167为此也作了合理、明确的规定。应针对监测对象合理选定，如测油品的仪表准确度应不小于0.5~1级；测气体能源为2~2.5级；测载能工质（水、水蒸汽）也可低至2~2.5级。

永久压损

流量仪表是评估节能降耗的重要工具，而其本身也同样有耗能。这是由于当流体流经仪表中阻力件时将产生漩涡，如同机械运动中的摩擦一样，以减小流体压力形式消耗能量。有些仪表如文丘利、超声、电磁等虽无阻力件，但流体也会与仪表壁面产生摩擦，产生较小的压损。为维持工艺流程正常的运行，必须加大泵（或风机）的动力。这是由于安装流量仪表所引起的附加运行费，这笔费用因仪表结构不同会有较大差异，因此对流量仪表进行节能评估时，应选择压损小，耗能、年运行费低一些的仪表。

图2  各种节流装置β值与永久压损的关系。

表1列出了三种流量仪表（孔板、内锥、均速管）在不同管径下的压损，能耗及年运行费（计算略去），从表1所列数据可知，流量仪表因压损所需的年运行费不可忽视，是一个应引起重视的问题。

几种能源监测流量仪表的特点

节流装置

基于节流产生差压，测差压的平方根可知流量大小。长期以来这类仪表由于可承受恶劣的工况，且已有国际标准作依据，曾占据了流量仪表60%~70%的市场，类型多达二、三十种。

经典式

已建立国际、国内标准，以孔板、喷咀、文丘利为代表，其中孔板如表1所示，压损较大，喷咀多用于测蒸汽，压损仅次于孔板。当管径大于0.3m时，建议不再选用，文丘利管压损虽较小，但体积庞大，耗费大量高耗能钢材，制造、运输都非易事，选用也应慎重。

内锥式（如图1所示）

近3~5年内，其宣传力度很大，被认为是一种压损小、准确度高，几乎不要求直管段的仪表，其压损在不同β下（如图2所示），仅次于孔板，比喷咀略高，并不是节能仪表；其准确度有人做过标定*1，在大管径下（D＞300mm）；流出系数的分散度约为5%。其主要优点是采取了环形通道，具有整流效果，因而要求直管段长度较经典节流装置小一些，但也并非如某些文章宣传的仅需0~3D,近几年一些专业人士认真进行了测试*2，数据表明，根据现场不同情况及内锥β值，前直管段长度应为3~10D, 当β值为0.85时，压损虽可减少，但几乎已无整流效果，直管段长度应不小于10D，整流效果与压损相互制约，是不可兼得。

特别要提醒的是由于内锥采取单臂悬挂，在流体密度大、流速高的情况（如高压蒸汽）会引起强烈震动，造成严重的安全事故，应避免选用。

图3  梭式流量计。

低压损管（lo-loss）

相关资料公布已30年，类似缩短了的文丘利管，主要特点是永久压损小。

梭式*3（如图3所示）

取内锥、低压损管二者之所长，具有环形通道可缩短前直管段长度的优点；又具有lo-loss管节流后压力恢复的功能，为专利产品。样机测试表明，精确度为±0.5%，压损在相同β值下，仅为内锥的1/3。

插入式仪表

插入式仪表具有结构简单、安装方便、价廉、可不断流的优点，但准确度较低，仅适用于大管道流量检测，在能源监测中可用于准确度要求不高的场合。

据ISO7145评估，通过测管道中一点的流速推算流量的仪表（如双文丘利管；插入式涡街、涡轮、电磁、皮托管），其准确度为±3%，如果直管段不足30D，准确度将低于±5%*4。
 
最近在市场上推出一种类似变形皮托管的测管，按照ISO3966设计，但并未达到该标准所要求在横截面上安排20个测点的要求。其最大优点是不易堵塞。在管道上方安放三支仪表，每支需用一个差压变送器，价格较贵。有关文章对其做了误差分析*5，并未考虑到速度分布不理想时，影响准确度最大的干扰系数γ。因此，测量误差将会超出±3%。

表1不同管径下的压损，能耗及年运行费

典型的仪表为均速管，由于测点多，准确度优于测点速的插入式流量计。通常仅测横截面直径方向上的多点流速，在需提高准确度时，也可插互成90的二支均速管（已有专利产品“均速环流量计”），则更符合ISO3966的测点要求。

无阻力件流量仪表

这类仪表的特点是机械结构简单，管道内无任何阻力件，压损小、准确高，是最有发展潜力的流量仪表，如超声、科氏、电磁、近五年市场年增长率分别达到10.4%、6.9%、2.4%。
电磁流量计在流量仪表市场中虽居首位，但仅可测电导率大于10-5S/cm的流体，不能测油品及天然气等能源，只能测载能工质水。

科氏流量计，其管内虽无阻力件，但要求流体在仪表中流向转180，因此压损较大，准确度可高达±0.5%以上，管径目前均小于0.25m，可用于贸易核算要求精确计量的场合。目前价格还十分昂贵，制约了用户的选用。

超声流量计可用于多种流体，准确度可高达±0.5%，压损小，量程比大。国内外已制定相关标准，是最理想的能源监测仪表。目前除价格较贵影响选用外，据用户反映，在现场应用中、抗噪声性能还有待进一步改善。

小结

仪表选型应全面、理性。流量仪表具有准确度高、永久压损小，价格低廉的几个特点。目前还没有尽善尽美、适用所有现场的流量仪表，有些仪表如孔板、科氏、容积式、虽然压损大，但也有其特点，或是有标准可遵循（如孔板）、或是准确度高，当管径不大时，压损的问题并不突出。因此，选型应全面。

目前流量仪表种类繁多，但科技飞速发展，新型仪表如电磁、超声、科氏，以其结构简单，功能完善，日益受到用户的青睐。经典式节流装置（孔板、喷咀、文丘利）或因压损大，要求直管段过长难以满足等缺点，市场发展呈下降趋势，年增长率为-2.3%。但其节流装置可承受恶劣、高温、高压等工况的优点也难以取代。所以新型流量仪表取代经典式传统仪表将是一个较漫长的过程。

【参考文献】

1. 黄利国等“V型锥流量计准确度与节能”工业计量 2006.4

2. 毛新业 “用测试数据评估环形通道流量仪表” 世界仪表与自动化 2009.1

3. 毛新业“环形通道节流装置浅议”工业计量 2006.05

4. 毛新业“探询插入式流量计的精确度”世界仪表与自动化 2002.10

5. 刘文达等“测管式流量计在转炉煤气回收系统中的探索应用”计控信息报 2006年574期