摘要:介(jie)紹了平衡流(liu)量計 的測量(liàng)原理和主要(yào)特點,分析了(le)平衡流量計(ji)在實際工程(chéng)中的應用。
引(yin)言
　　流量是過(guo)程控制五大(dà)參量(流量、壓(yā)力、溫度、物位(wei)、成分分析)中(zhōng)的主要參量(liàng)。由于介質和(he)工況的複雜(zá)性,使得流量(liàng)測量裝置種(zhong)類繁多,主要(yào)指标測量精(jīng)度.重複性、量(liàng)程比、直管段(duan)🏃🏻、永久壓損等(deng)各有千秋。以(yǐ)孔闆、噴咀、文(wen)丘裏爲代表(biao)的傳統差壓(ya)節流裝置曆(lì)史悠久、結構(gòu)簡單、牢固、性(xing)能穩定可靠(kao),并且得到了(le)國✊際标準化(hua)組織的認可(ke),是全世🔅界通(tong)用的。然而,由(you)于設計的曆(lì)史局限性,以(yi)孔闆爲代表(biǎo)的傳統節流(liú)裝置,明顯存(cún)在量程比㊙️小(xiǎo)、精度低、永久(jiǔ)壓損大、直管(guǎn)段要求高、需(xū)要進行磨損(sun)更換等🧡缺點(dian)。本文介紹💰的(de)平衡流量計(jì)對傳統節流(liu)裝置進行了(le)極大的改進(jìn),将節流原理(li)由邊緣節流(liu)改爲平衡節(jie)流,是一種革(ge)命性的差壓(yā)式流量儀表(biǎo),因其卓越的(de)性能,在實際(jì)工👄程中有廣(guǎng)泛的應用前(qián)景。
1測量原理(li)
　　平衡流量計(ji)(BFM)的工作原理(li)與其他差壓(yā)式流量計-樣(yang),都是👣基⭕于伯(bo)努利能量守(shou)恒定律。節流(liu)裝置是一個(gè)多孔的圓😄盤(pan)節流整流器(qi),安裝在管道(dào)的截面上,每(měi)💚個孔的✉️尺寸(cun)和分布基⭐于(yu)獨特的公式(shì)和測試數據(jù)👈定制,稱爲函(han)數孔。當流體(tǐ)穿過圓盤的(de)函數孔時，流(liu)🐕體将被平衡(héng)調整,渦流被(bei)最小化,形成(cheng)近似理想流(liú)體,通過常規(guī)取壓裝置,可(kě)獲得穩定的(de)差壓信号,根(gēn)據伯努利方(fāng)程計算出體(ti)積流量、質量(liàng)流量。計算體(tǐ)積📧流量的公(gong)式如下
 
　　式中(zhong)qv爲體積流量(liang),m3/s;C爲流出系數(shù);ε爲氣體可膨(peng)脹系數;△P爲差(chà)壓值,Pa;d爲⛱️BFM節流(liu)孔直徑,m;ρ爲介(jiè)質密度,kg/m3;β爲等(děng)效徑比，節流(liu)孔直徑與管(guan)道内徑之比(bǐ)。
 
2主要特點
2.1測(ce)量精度高
　　由(yóu)于平衡流量(liang)傳感器具有(you)多孔結構的(de)特點,能對流(liú)場💋進行平衡(heng)，降低渦流、振(zhèn)動和信号噪(zào)聲,流場穩定(dìng)性大大的提(tí)高,表體采用(yòng)特制的精密(mì)管道和專用(yong)取壓裝置,使(shǐ)💜精度比傳統(tong)節流裝置提(tí)升了5~10倍。
2.2直管(guǎn)段要求低
　　平(píng)衡流量傳感(gan)器能将流場(chang)平衡調整穩(wen)定,且壓力恢(huī)複比傳統節(jie)流裝置快兩(liǎng)倍,大大所短(duǎn)了對直管段(duan)的要求。大多(duo)數情況下,其(qí)前後直管段(duan)爲前2D後1D,最小(xiǎo)0.5D.
2.3永久壓力損(sun)失低
　　平衡流(liú)量計多孔對(dui)稱的平衡設(she)計,減少了渦(wō)流的形😘成和(hé)紊📧流摩擦,降(jiang)低了動能損(sun)失,在同樣的(de)測量工況下(xia),與傳統節流(liú)裝置相比減(jiǎn)少了2.5倍的永(yǒng)久壓⛷️力損失(shi),接近文丘裏(lǐ)管,從而節省(sheng)了相當大的(de)運行能量成(cheng)本。
 
2.4量程比寬(kuān)
　　與傳統節流(liu)裝置相比,平(ping)衡流量計極(ji)大提高了測(ce)量量程比。研(yan)究結果顯示(shì):雷諾數大于(yú)50000時,選擇合适(shì)🛀的孔🚶‍♀️徑參🤟數(shù),平🔞衡流量傳(chuan)感器量程比(bi)不受限制。根(gēn)據工業測量(liang)實際應用需(xū)要，常規測量(liàng)量程比爲10:1,10:1以(yi)㊙️上可以用多(duo)個變送器分(fen)段測量,可使(shi)量程比達到(dao)㊙️30:1,50:1或更高。
　　除了(le)上面介紹的(de)一些特點外(wài),平衡流量計(ji)還具有🐪重🧑🏽‍🤝‍🧑🏻複(fu)性和長期穩(wěn)定性好、耐髒(zang)污.不易堵、測(cè)量範圍寬、适(shì)用範圍廣等(deng)特點。
3平衡流(liú)量計的應用(yong)
　　由于平衡流(liú)量計繼承了(le)傳統節流裝(zhuāng)置的全部優(yōu)點,回避了大(dà)部分缺點,又(you)在測量性能(néng)上有質的飛(fei)躍。平㊙️衡流量(liàng)計可以産生(sheng)🐇與孔闆接近(jìn)的較大差壓(yā)，便于信号測(ce)量;同時又可(kě)以使壓損降(jiàng)至最小，節能(neng)降耗,可以覆(fu)蓋90%的流量測(ce)量點👅。其典型(xíng)應用安裝圖(tu)如圖3所示。
 
3.1大(da)量程比流量(liang)測量
　　在一些(xiē)工業應用場(chang)合,常需要大(da)量程比的流(liú)量測量。如蒸(zhēng)汽管網的貿(mào)易結算計量(liàng),化工行業工(gōng)藝寬量程😘比(bi)的流量測量(liàng),一些🏃流體的(de)流量變化變(bian)化範圍很大(dà),常常大于3:1,一(yi)些應用可🙇🏻達(dá)6:1及以上,天然(rán)氣貿易結算(suàn)時的隻程比(bi)可達10:1或更😍高(gao)。常規的♉流量(liang)儀如孔闆的(de)量程🌈比隻有(yǒu)3:1,無法實現大(dà)最程比測量(liàng)的要求。而平(píng)衡流量計由(you)于寬雷諾數(shù)範圍和寬量(liàng)✔️程比,可以實(shi)現大量程比(bi)的正确測量(liang)。
3.2雙向流量測(ce)量
　　平衡流量(liàng)計節流裝置(zhì)的上下遊完(wan)全對稱,沒有(yǒu)标準孔闆的(de)下遊斜角,因(yīn)此可作爲雙(shuang)向流體測量(liang),完全解♈決了(le)特殊工況時(shi)雙向流介質(zhì)的測量難題(tí)。其測量原理(li)及連接示意(yì)圖如圖4所示(shi)。
 
　　采用2台差壓(ya)變送器 進行(hang)差壓的測量(liang)時,差壓變送(sòng)器的正負壓(yā)側與流量計(jì)的引壓♻️口連(lian)接,一組爲正(zheng)向,一組爲反(fan)向;流向的判(pàn)斷由😍變送器(qì)的㊙️輸出值得(dé)出,測得介質(zhi)流向正向流(liú)那🍉台變送器(qì)輸出🍓電流大(da)于4mA,另一台輸(shū)出電流等于(yú)4mA。控制系統通(tong)過🔆對流向的(de)💛判斷,分别對(dui)兩個方向的(de)流量進行累(lèi)計。
 
3.3短直管段(duàn)流量測量
　　在(zài)工程應用中(zhong),由于受工藝(yi)流程、場所等(deng)因素的限制(zhi),工藝🔞管道上(shang)流量計的直(zhí)管段往往很(hěn)短;對于價♉格(ge)昂⛱️貴的工藝(yì)管道,設計時(shi)應盡量縮短(duǎn)工藝管道。标(biāo)準孔闆等節(jie)流件的安裝(zhuang)一般要求前(qián)10D後5D,若工藝直(zhi)管段不能滿(man)足要💃🏻求則測(cè)量精度會受(shòu)到影響。如果(guǒ)采用平衡流(liu)量計,不僅🙇‍♀️可(ke)在前2D後2D的情(qing)況下保證精(jīng)度,還可大🌈大(da)節約貴金屬(shǔ)管道材料。
3.4大(dà)口徑流量測(ce)量
　　在鋼鐵.焦(jiāo)化行業中的(de)高爐煤氣、焦(jiāo)爐煤氣的流(liu)量🧡計量👅中,這(zhè)類介質的工(gōng)藝管道口徑(jìng)一般在DN1000左右(you)。其他常用的(de)🍓大口徑流量(liàng)測量裝置如(rú)插人式文丘(qiu)裏管、威力✨巴(ba)等都普遍存(cun)在一些不足(zu)之處,如直管(guan)道要求長:前(qian)30D後15D甚至更❌長(zhǎng);精度低:在直(zhí)管段達不到(dào)要求時,難以(yi)優👄于士5%;輸出(chu)差😍壓小:約100Pa等(děng)。在平衡流量(liàng)計🌍上,通過增(zēng)加開孔數量(liang),即使在直管(guǎn)短、壓力低的(de)工況下,也能(neng)保證測量精(jīng)度,同時降低(di)壓力損失。通(tong)過🏃‍♂️采😍用多對(dui)取壓孔的取(qu)壓形式,.實現(xiàn)冗餘取壓，能(néng)夠有效防止(zhi)取壓孔的堵(du)塞,是大口徑(jìng)流量測量的(de)理✂️想選擇。
3.5高(gāo)爐煤氣的流(liu)量測量
　　平衡(héng)流量的結構(gòu)特點非常适(shi)合測量高爐(lú)煤氣。平衡流(liú)量⚽計從設計(ji)上減少了紊(wen)流剪切力和(he)渦流的形成(chéng),從而大大降(jiang)低了滞留死(si)區的形成;節(jiē)流件開👉孔不(bú)易堵塞,保證(zhèng)髒氣體可以(yi)順利通過多(duo)個孔,多個小(xiao)孔流速很高(gao),有抽氣沖刷(shuā)效果,減少✂️了(le)流通孔被堵(du)塞的機會。
　　此(cǐ)外,在高溫高(gāo)壓流量測量(liàng)、低溫氣體流(liu)量測量等👉流(liú)量檢🈲測中,平(píng)衡流量計也(yě)有着廣泛的(de)應用。
4結束語(yu)
　　平衡流量計(ji)的計量原理(li)和其獨特的(de)性能,使之提(tí)高了測量精(jing)度,有利于物(wù)料的計量和(he)成品率的提(tí)高;直管段要(yào)求✉️低,節省了(le)一次投資;永(yong)久壓力損失(shī)低,降低了運(yun)行能耗,寬的(de)量程比和長(zhang)期的穩定性(xìng)是現場正确(que)測量的保證(zheng)。通過在鋼鐵(tiě)、石化等企業(yè)的成功應用(yòng),平衡流量計(jì)将會成爲一(yī)個非常合适(shì)的具有實用(yòng)價💛值的流量(liang)檢測儀表。

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