摘要:介(jiè)紹了(le)平衡流量計 的(de)測量原理(lǐ)和主(zhǔ)要特(tè)點,分析了(le)平衡流(liú)量計在(zài)實際工程中的應用(yòng)。
引言
　　流量(liàng)是過(guò)程控(kòng)制五(wǔ)大參(cān)量(流(liú)量、壓力、溫度、物位、成(chéng)分分(fèn)析)中(zhōng)的主要參(cān)量。由(yóu)于介(jiè)質和工況的複雜性,使得流量(liàng)測量裝(zhuāng)置種類繁多(duō),主要(yào)指标(biāo)測量精度(dù).重複(fú)性、量程比(bǐ)、直管(guǎn)段、永久壓(yā)損等(děng)各有(yǒu)千秋。以孔(kǒng)闆、噴(pēn)咀、文(wén)丘裏(lǐ)爲(wèi)代表(biǎo)的傳統(tǒng)差壓節流裝置曆史悠久、結構簡單、牢(láo)固、性能穩定(dìng)可靠,并且得到了(le)國際标(biāo)準化組織(zhī)的認(rèn)可,是(shì)全世界通(tōng)用的。然而,由于設計(jì)的曆(lì)史局(jú)限性,以孔闆爲(wèi)代表的傳統節流裝置,明顯存在量程比(bǐ)小、精(jīng)度低(dī)、永久壓損(sǔn)大、直管段(duàn)要求高、需(xū)要(yào)進(jìn)行磨(mó)損更換等(děng)缺點(diǎn)。本文介紹(shào)的平(píng)衡流量計(jì)對傳統節流裝置進(jìn)行了極大的改(gǎi)進,将(jiāng)節流(liú)原理由邊(biān)緣節(jiē)流改(gǎi)爲平衡節流,是一種革命(mìng)性的(de)差壓(yā)式流量儀(yí)表,因其(qí)卓(zhuó)越的性能,在(zài)實際工(gōng)程中有(yǒu)廣(guǎng)泛的應用前景。
1測量(liàng)原理
　　平(píng)衡流量(liàng)計(bfm)的(de)工作(zuò)原理(lǐ)與其他差(chà)壓式流量計-樣,都是基于(yú)伯努利能量守恒(héng)定律。節流裝置(zhì)是(shì)一個多孔的(de)圓盤節(jiē)流整流器,安裝在(zài)管(guǎn)道的截面(miàn)上,每個孔的尺(chǐ)寸和分布(bù)基于獨特(tè)的公式和測試(shì)數據定制(zhì),稱爲函數孔。當(dāng)流體穿(chuān)過圓盤的函(hán)數孔(kǒng)時，流(liú)體将被(bèi)平衡調(diào)整,渦流被(bèi)最小化,形成近似理(lǐ)想流(liú)體,通(tōng)過常(cháng)規取壓裝置,可(kě)獲得穩(wěn)定的差(chà)壓信(xìn)号(hào),根(gēn)據伯(bó)努利(lì)方程(chéng)計算(suàn)出體積流量、質(zhì)量流量。計(jì)算體積流量(liàng)的公式(shì)如下
 
　　式(shì)中qv爲體(tǐ)積流(liú)量,m3/s;c爲流出(chū)系數;ε爲氣(qì)體(tǐ)可(kě)膨脹系數(shù);△p爲差(chà)壓值,pa;d爲(wèi)bfm節流孔(kǒng)直徑(jìng),m;ρ爲介質密度(dù),kg/m3;β爲等(děng)效徑比(bǐ)，節流孔直徑(jìng)與管道内徑(jìng)之比(bǐ)。
 
2主要(yào)特點
2.1測量(liàng)精度(dù)高
　　由(yóu)于平衡流量傳感器(qì)具有多孔(kǒng)結(jié)構的特(tè)點,能(néng)對流(liú)場進行(háng)平(píng)衡，降低渦(wō)流、振動和信号噪聲,流場(chǎng)穩定(dìng)性大大的(de)提高,表體采用特制的(de)精密管(guǎn)道和專(zhuān)用(yòng)取壓裝置(zhì),使精度比(bǐ)傳統節流裝置提升了(le)5~10倍。
2.2直管段要求低(dī)
　　平衡(héng)流量傳(chuán)感器能(néng)将(jiāng)流場平衡調(diào)整穩定,且壓力(lì)恢複比傳(chuán)統節(jiē)流裝置快兩倍(bèi),大大(dà)所短(duǎn)了對(duì)直管段的要求(qiú)。大多數情(qíng)況下,其前後(hòu)直(zhí)管段(duàn)爲前2d後(hòu)1d,最(zuì)小0.5d.
2.3永久壓(yā)力損失低(dī)
　　平衡流量計多(duō)孔對稱的平衡(héng)設計,減少(shǎo)了渦(wō)流的(de)形(xíng)成和紊(wěn)流摩(mó)擦,降低了(le)動能損(sǔn)失,在同(tóng)樣的(de)測量工況(kuàng)下,與(yǔ)傳統(tǒng)節流裝置相比減少了2.5倍(bèi)的永久壓(yā)力(lì)損失,接(jiē)近文(wén)丘裏管,從而(ér)節省了相當(dāng)大的(de)運行能量成本(běn)。
 
2.4量程比寬
　　與傳(chuán)統節流裝置相(xiàng)比,平衡流量計(jì)極大提高(gāo)了測(cè)量量程比。研究(jiū)結果顯(xiǎn)示:雷諾(nuò)數大(dà)于50000時(shí),選擇(zé)合适(shì)的孔徑參(cān)數,平衡流量傳(chuán)感器量程(chéng)比不(bú)受限制。根(gēn)據工業測(cè)量實(shí)際應(yīng)用需要(yào)，常規測量量程比(bǐ)爲10:1,10:1以(yǐ)上可以用(yòng)多個變送(sòng)器分段測(cè)量,可使量(liàng)程比(bǐ)達到30:1,50:1或更高。
　　除(chú)了上(shàng)面介紹的(de)一些特(tè)點(diǎn)外,平衡流量計還具有重複性和長(zhǎng)期穩定(dìng)性好、耐髒污(wū).不易(yì)堵、測量範(fàn)圍寬、适用(yòng)範圍廣等特點(diǎn)。
3平衡流量計的應用
　　由于平(píng)衡流量計繼(jì)承了(le)傳統節流裝置(zhì)的全部優點,回(huí)避了大部(bù)分缺(quē)點,又在測(cè)量性能上(shàng)有(yǒu)質(zhì)的飛(fēi)躍。平衡流(liú)量計(jì)可以(yǐ)産(chǎn)生與孔(kǒng)闆(pǎn)接近的(de)較大(dà)差壓，便(biàn)于信号(hào)測量;同時又可(kě)以使壓(yā)損(sǔn)降至(zhì)最小，節能降耗(hào),可(kě)以(yǐ)覆蓋90%的流(liú)量測量點。其典型應用(yòng)安(ān)裝圖(tú)如圖3所(suǒ)示。
 
3.1大量(liàng)程比流(liú)量測量(liàng)
　　在(zài)一(yī)些工業應(yīng)用場合,常(cháng)需要(yào)大量程比(bǐ)的流量測量(liàng)。如(rú)蒸汽(qì)管網的貿(mào)易結(jié)算(suàn)計(jì)量,化工行(háng)業工藝寬(kuān)量程(chéng)比的流量(liàng)測量(liàng),一些流體(tǐ)的流(liú)量變(biàn)化變(biàn)化範(fàn)圍很(hěn)大,常常大(dà)于3:1,一些應用可(kě)達6:1及(jí)以上,天然(rán)氣貿(mào)易結算時(shí)的隻程比可達10:1或更高。常規的(de)流量(liàng)儀如(rú)孔(kǒng)闆(pǎn)的量程(chéng)比隻有(yǒu)3:1,無法實(shí)現大最程比測量的要(yào)求。而(ér)平(píng)衡流量(liàng)計由于(yú)寬雷諾(nuò)數範圍和寬量程比(bǐ),可(kě)以實現(xiàn)大量(liàng)程比的正确測(cè)量。
3.2雙向流(liú)量測量
　　平衡流量計節流裝置(zhì)的上下(xià)遊完全對稱,沒有(yǒu)标準(zhǔn)孔闆(pǎn)的(de)下(xià)遊斜(xié)角,因此可作(zuò)爲(wèi)雙向(xiàng)流(liú)體測量(liàng),完全解(jiě)決了特殊工(gōng)況時雙向(xiàng)流介質的測量(liàng)難題。其測量原(yuán)理及連(lián)接(jiē)示意(yì)圖如圖(tú)4所示。
 
　　采用2台差壓(yā)變送(sòng)器 進(jìn)行差(chà)壓的(de)測量時,差(chà)壓變(biàn)送器的正(zhèng)負壓側與流量計的(de)引壓口連(lián)接,一(yī)組爲正向,一組(zǔ)爲反向(xiàng);流向的(de)判斷由變送器(qì)的輸出值(zhí)得出,測得介質流向(xiàng)正向流那台變(biàn)送器(qì)輸(shū)出電(diàn)流(liú)大于4ma,另一(yī)台輸出電流(liú)等于4ma。控(kòng)制系統通過對流向的判(pàn)斷,分(fèn)别對兩個方(fāng)向(xiàng)的流(liú)量進(jìn)行累(lèi)計。
 
3.3短直管段流(liú)量測(cè)量
　　在工程(chéng)應(yīng)用中(zhōng),由于受(shòu)工藝流程、場所(suǒ)等因素的(de)限制(zhì),工藝管(guǎn)道(dào)上流(liú)量計(jì)的直管段(duàn)往往很短(duǎn);對于(yú)價格昂貴的工藝管道,設(shè)計時(shí)應盡(jìn)量縮短工(gōng)藝管(guǎn)道。标準孔闆等節(jiē)流(liú)件的(de)安裝(zhuāng)一般(bān)要求前10d後(hòu)5d,若工(gōng)藝直(zhí)管段不(bú)能滿足(zú)要求(qiú)則測量精(jīng)度會受到影響(xiǎng)。如果采(cǎi)用平衡(héng)流量(liàng)計(jì),不(bú)僅可(kě)在前2d後2d的情況(kuàng)下保證精度,還(hái)可(kě)大大(dà)節約貴(guì)金屬管道材料。
3.4大口(kǒu)徑流(liú)量測(cè)量
　　在鋼鐵(tiě).焦化(huà)行業中的高爐(lú)煤氣(qì)、焦爐(lú)煤氣(qì)的流量計量中(zhōng),這類(lèi)介(jiè)質(zhì)的工(gōng)藝管道(dào)口徑一般在(zài)dn1000左右。其他(tā)常用的大(dà)口徑流量測量裝置(zhì)如插人式(shì)文丘(qiū)裏管、威力巴等(děng)都普(pǔ)遍存在一些(xiē)不(bú)足之處,如(rú)直管道要(yào)求長(zhǎng):前30d後(hòu)15d甚至(zhì)更長(zhǎng);精度低:在(zài)直管(guǎn)段達不(bú)到(dào)要求(qiú)時(shí),難以優(yōu)于士(shì)5%;輸出差壓小:約(yuē)100pa等。在平衡(héng)流量(liàng)計上,通過增加開孔數量,即使在直管(guǎn)短、壓力(lì)低的工況(kuàng)下,也(yě)能保(bǎo)證(zhèng)測(cè)量精(jīng)度,同時(shí)降(jiàng)低壓(yā)力損(sǔn)失。通過采(cǎi)用多對(duì)取壓孔(kǒng)的取壓形(xíng)式(shì),.實(shí)現冗餘取壓，能(néng)夠有(yǒu)效(xiào)防止取(qǔ)壓孔的堵(dǔ)塞,是(shì)大口徑流量測(cè)量的理想選擇(zé)。
3.5高爐煤氣的流(liú)量測量
　　平(píng)衡流量的(de)結構特點(diǎn)非常适合(hé)測量(liàng)高爐煤氣(qì)。平衡流量計(jì)從(cóng)設計(jì)上減(jiǎn)少了紊流(liú)剪切力和渦流(liú)的(de)形成,從而大(dà)大降低了(le)滞(zhì)留(liú)死區的形成;節流件開(kāi)孔不易(yì)堵塞,保證髒氣(qì)體(tǐ)可以順(shùn)利通(tōng)過多(duō)個(gè)孔,多個(gè)小孔(kǒng)流速很高,有抽氣(qì)沖刷效(xiào)果,減少(shǎo)了(le)流通(tōng)孔被堵塞的機(jī)會。
　　此(cǐ)外,在(zài)高溫(wēn)高壓流量測量、低溫氣(qì)體(tǐ)流量測量等流(liú)量檢(jiǎn)測中,平衡流量(liàng)計也(yě)有着(zhe)廣泛(fàn)的應用(yòng)。
4結束語
　　平衡(héng)流(liú)量計的(de)計量原理(lǐ)和其獨特的(de)性能,使(shǐ)之提高了(le)測量精度(dù),有利(lì)于物料的計(jì)量和成(chéng)品率(lǜ)的提高;直(zhí)管(guǎn)段要求低,節省了一次投資(zī);永久壓力損失低,降低了運行能耗,寬的(de)量程(chéng)比和長期(qī)的穩(wěn)定性是現(xiàn)場正确測(cè)量的保證(zhèng)。通過在鋼鐵、石(shí)化等企業(yè)的成功應用,平(píng)衡流量計(jì)将會成(chéng)爲一個非常合适(shì)的具有實(shí)用價(jià)值的流(liú)量檢測(cè)儀表。

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