摘要(yào):介紹了(le)平衡流(liú)量計 的(de)測量原(yuán)理和主(zhu)要特點(dian),分析了(le)平衡流(liu)量計在(zai)實👈際🥰工(gōng)程中的(de)應用。
引(yǐn)言
　　流量(liang)是過程(chéng)控制五(wu)大參量(liang)(流量、壓(yā)力、溫度(du)、物位、成(chéng)分分析(xī)❌)中🔅的主(zhǔ)要參量(liang)。由于介(jie)質和工(gong)況的複(fú)雜性,使(shǐ)得流量(liang)⭕測量裝(zhuang)置種類(lei)繁多,主(zhǔ)要指标(biao)測量精(jīng)度.重複(fu)性、量程(cheng)比、直管(guan)段、永久(jiu)壓損等(děng)各有千(qiān)秋。以孔(kǒng)闆、噴咀(ju)、文丘裏(li)爲代表(biǎo)的傳統(tǒng)差壓節(jie)流裝置(zhì)曆史悠(you)久、結構(gòu)簡💋單、牢(láo)固、性能(néng)🐅穩定可(ke)靠,并且(qiě)得到了(le)國際标(biāo)準化組(zu)織的認(rèn)可,是全(quán)世界通(tōng)用的。然(rán)而,由于(yú)設計的(de)曆史局(jú)限性,以(yi)孔闆爲(wèi)代表的(de)傳統節(jie)流裝置(zhì)🔞,明顯存(cún)在量程(chéng)比小、精(jīng)度低、永(yong)久壓💁損(sun)大、直管(guan)段要求(qiú)高、需要(yào)進行磨(mo)損更換(huan)等缺點(dian)。本文介(jie)紹⚽的平(píng)衡流量(liang)計對傳(chuán)統節流(liú)裝置進(jin)行了極(jí)大的改(gai)進,将節(jie)流原理(lǐ)由邊緣(yuan)節流改(gǎi)爲平衡(heng)節流,是(shi)一種革(gé)命✨性的(de)差壓式(shì)流量儀(yi)表,因其(qi)卓越的(de)性能,在(zài)實際工(gong)程中有(yǒu)廣泛的(de)應用前(qian)景。
1測量(liang)原理
　　平(ping)衡流量(liang)計(BFM)的工(gōng)作原理(li)與其他(ta)差壓式(shì)流量計(ji)-樣,都是(shi)基于伯(bó)努利能(néng)量守恒(héng)定律。節(jiē)流裝置(zhi)是一個(ge)多孔的(de)圓盤節(jie)流整流(liu)器,安裝(zhuāng)在管道(dao)的截面(miàn)上,每個(gè)孔的尺(chǐ)寸和分(fen)布基于(yú)獨特的(de)公式和(he)測試數(shu)據定制(zhi),稱爲函(hán)數孔。當(dang)流體穿(chuan)過🔅圓盤(pán)的函數(shu)孔時，流(liu)🔅體将被(bei)平衡調(diào)整,渦流(liú)被最小(xiao)化,形成(chéng)近似理(lǐ)想流體(tǐ),通過常(cháng)規取壓(yā)裝置,可(ke)獲得穩(wěn)定的差(cha)壓信🐕号(hao),根據伯(bó)努利方(fāng)程計🔱算(suan)出體積(ji)流量、質(zhi)量流量(liàng)。計算體(tǐ)🐆積流量(liang)的公式(shi)如下
 
　　式(shì)中qv爲體(ti)積流量(liàng),m3/s;C爲流出(chu)系數;ε爲(wei)氣體可(kě)膨脹系(xì)數;△P爲差(chà)壓值,Pa;d爲(wei)BFM節流孔(kǒng)直徑,m;ρ爲(wei)介質密(mi)度,kg/m3;β爲等(děng)效徑比(bǐ)，節流孔(kong)直👅徑與(yu)管道内(nei)徑之比(bǐ)。
 
2主要特(te)點
2.1測量(liang)精度高(gao)
　　由于平(ping)衡流量(liang)傳感器(qi)具有多(duo)孔結構(gòu)的特點(dian),能對流(liú)場進行(hang)平衡，降(jiàng)低渦流(liú)、振動和(hé)信号噪(zao)聲,流場(chang)穩定性(xing)大大的(de)提高,表(biǎo)體采✨用(yòng)特制的(de)精密管(guan)道和專(zhuan)用取壓(ya)裝置,使(shi)精度比(bǐ)傳統節(jiē)流裝置(zhì)提升了(le)5~10倍。
2.2直管(guan)段要求(qiú)低
　　平衡(heng)流量傳(chuán)感器能(néng)将流場(chang)平衡調(diao)整穩定(dìng),且壓力(lì)恢複比(bǐ)傳統節(jiē)流裝置(zhì)快兩倍(bei),大大所(suo)短了對(duì)直管🏃段(duàn)的要求(qiu)。大多數(shù)情況下(xia)㊙️,其前後(hou)直管段(duàn)爲前2D後(hòu)1D,最小0.5D.
2.3永(yǒng)久壓力(li)損失低(di)
　　平衡流(liu)量計多(duō)孔對稱(chēng)的平衡(héng)設計,減(jian)少了渦(wo)流的形(xíng)成💯和紊(wen)流💰摩擦(ca),降低了(le)動能損(sun)失,在同(tóng)樣的測(ce)量💛工況(kuang)下,與傳(chuan)統節流(liu)裝置相(xiàng)比減少(shao)了2.5倍的(de)永久壓(yā)力損失(shi),接近文(wén)丘裏管(guǎn),從而節(jie)🍉省了相(xiàng)當大的(de)運行能(néng)量成本(ben)。
 
2.4量程比(bi)寬
　　與傳(chuan)統節流(liu)裝置相(xiang)比,平衡(héng)流量計(jì)極大提(ti)高了測(cè)量量程(chéng)比🔞。研究(jiū)結果顯(xiǎn)示:雷諾(nuò)數大于(yú)50000時,選擇(zé)合适的(de)孔徑參(can)❗數,平衡(heng)流量傳(chuan)感器量(liang)程比不(bu)受限制(zhi)。根✍️據工(gōng)業測量(liang)實際應(ying)用需要(yào)，常規測(ce)量✏️量程(cheng)比爲10:1,10:1以(yi)📱上可以(yi)用💃🏻多個(ge)變送器(qì)分段測(cè)量,可使(shǐ)量程比(bǐ)達到🔆30:1,50:1或(huò)更高。
　　除(chu)了上面(mian)介紹的(de)一些特(tè)點外,平(ping)衡流量(liang)計還具(jù)有重💞複(fu)性和長(zhang)期穩定(dìng)性好、耐(nai)髒污.不(bu)易堵、測(ce)量範圍(wéi)寬、适用(yòng)範圍廣(guang)等特點(diǎn)。
3平衡流(liu)量計的(de)應用
　　由(yóu)于平衡(héng)流量計(ji)繼承了(le)傳統節(jiē)流裝置(zhì)的全部(bu)優點,回(huí)🐉避了大(da)部分缺(quē)點,又在(zài)測量性(xing)能上有(you)質的飛(fēi)⭕躍。平衡(heng)流量計(jì)可以🈲産(chan)生與孔(kǒng)闆接近(jin)的較大(dà)差壓，便(biàn)于信号(hào)測量;同(tóng)時又㊙️可(ke)以使壓(ya)損降🚶至(zhi)最小，節(jie)能降耗(hao),可以覆(fu)蓋90%的流(liú)量測量(liàng)點🐉。其典(dian)型應用(yong)安裝圖(tu)如圖3所(suo)示。
 
3.1大量(liàng)程比流(liu)量測量(liang)
　　在一些(xie)工業應(yīng)用場合(he),常需要(yào)大量程(chéng)比的流(liu)量測量(liang)。如🤩蒸汽(qì)管網的(de)貿易結(jié)算計量(liàng),化工行(háng)業工藝(yì)寬量程(chéng)比的流(liú)量測量(liang)👉,一些流(liú)體的流(liú)量變化(hua)變化範(fan)圍很大(dà)👉,常常大(da)于3:1,一些(xiē)應用可(ke)達6:1及以(yǐ)上,天然(rán)氣貿易(yi)結算時(shi)的隻程(cheng)比可達(dá)10:1或更高(gao)。常規的(de)🏃‍♂️流量儀(yí)如孔闆(pan)的量程(cheng)🐅比隻有(you)3:1,無法實(shi)現大最(zuì)程比測(cè)量的要(yào)❓求。而平(ping)衡流量(liang)🈲計由于(yú)寬雷諾(nuò)數範圍(wéi)和寬量(liang)程比,可(ke)以實現(xian)大量程(cheng)⛷️比的正(zheng)确測量(liàng)。
3.2雙向流(liu)量測量(liàng)
　　平衡流(liu)量計節(jie)流裝置(zhi)的上下(xia)遊完全(quán)對稱,沒(mei)有标準(zhun)孔闆的(de)🤩下遊斜(xié)角,因此(cǐ)可作爲(wèi)雙向流(liú)體測量(liang),完全解(jiě)決了特(te)殊工況(kuàng)時雙向(xiàng)流介質(zhi)的測量(liang)難題。其(qí)測量原(yuán)理及連(lián)🔴接示意(yì)圖如圖(tu)4所示。
 
　　采(cǎi)用2台差(cha)壓變送(sòng)器 進行(háng)差壓的(de)測量時(shi),差壓變(bian)送器的(de)正負壓(yā)側與流(liu)量計✔️的(de)引壓口(kǒu)連接,一(yi)組爲正(zheng)向,一組(zǔ)爲反向(xiang);流向的(de)判斷由(you)變送器(qi)的輸出(chu)值得出(chu),測得介(jie)質流向(xiàng)正向流(liu)那台變(biàn)送器輸(shū)出電流(liú)大于4mA,另(ling)一台輸(shu)出電流(liu)等于4mA。控(kòng)制🈲系統(tǒng)通過對(dui)流向的(de)判斷,分(fèn)别對兩(liang)個方向(xiàng)的流量(liang)進行累(lèi)計。
 
3.3短直(zhi)管段流(liu)量測量(liang)
　　在工程(chéng)應用中(zhōng),由于受(shou)工藝流(liu)程、場所(suo)等因素(su)的限制(zhi),工藝管(guǎn)道上流(liú)量計的(de)直管段(duàn)往往很(hěn)短;對于(yu)價格昂(áng)貴的工(gong)藝管道(dào),設計時(shi)應盡量(liàng)縮短工(gong)藝管道(dào)。标準孔(kong)闆等節(jie)流件的(de)安裝一(yi)般要求(qiu)前10D後5D,若(ruo)工藝直(zhí)管段不(bu)能滿足(zu)要求則(ze)測量🈚精(jīng)度會受(shòu)到影響(xiang)。如果采(cai)用平衡(héng)流量計(jì),不僅可(kě)在前2D後(hòu)2D的情況(kuang)下保證(zhèng)精度,還(hái)可大大(dà)節約貴(gui)金屬管(guǎn)💰道材料(liao)。
3.4大口徑(jìng)流量測(cè)量
　　在鋼(gang)鐵.焦化(hua)行業中(zhōng)的高爐(lú)煤氣、焦(jiao)爐煤氣(qì)的流量(liang)計量🏃‍♂️中(zhong)💚,這類介(jie)質的工(gong)藝管道(dao)口徑一(yi)般在DN1000左(zuo)右。其他(ta)常🐪用的(de)大口徑(jing)流量測(ce)量裝置(zhi)如插人(ren)式文丘(qiu)裏管、威(wei)力🌏巴等(děng)都普遍(biàn)存在一(yī)些不足(zú)之處,如(ru)直管道(dào)要求長(zhǎng):前30D後15D甚(shen)至更長(zhang);精度低(di):在直管(guan)段達不(bú)到要求(qiu)時,難以(yǐ)優💔于士(shi)5%;輸出差(chà)壓小:約(yue)100Pa等。在平(ping)衡流量(liang)計上,通(tong)過增加(jia)開孔數(shù)量,即使(shǐ)在直管(guan)短、壓力(li)低的工(gōng)💛況下,也(yě)能保證(zhèng)測🐉量精(jing)度,同時(shí)降低壓(yā)力損失(shi)。通過采(cai)用多對(duì)取壓孔(kong)的取壓(yā)形式,.實(shí)現冗♻️餘(yu)取壓，能(néng)夠🔅有效(xiào)防止取(qǔ)壓孔的(de)堵塞,是(shi)大口徑(jìng)流量測(ce)量的理(li)想選擇(ze)。
3.5高爐煤(méi)氣的流(liu)量測量(liang)
　　平衡流(liu)量的結(jie)構特點(diǎn)非常适(shì)合測量(liang)高爐煤(méi)氣。平衡(heng)流量計(ji)從💚設計(ji)上減少(shǎo)了紊流(liu)剪切力(lì)和渦流(liú)的形成(chéng),從而大(dà)大降低(dī)了滞留(liú)死區的(de)形成;節(jie)流件開(kāi)孔不易(yì)堵塞,保(bǎo)證髒氣(qì)體可以(yi)順利通(tong)過多個(gè)孔,多個(gè)小孔流(liú)速很高(gao),有抽氣(qì)沖刷效(xiào)果,減少(shao)了流通(tōng)孔被堵(dǔ)塞的機(jī)🔞會。
　　此外(wài),在高溫(wen)高壓流(liu)量測量(liàng)、低溫氣(qì)體流量(liang)測量等(děng)流量檢(jian)測中♉,平(ping)衡流量(liàng)計也有(you)着廣泛(fàn)的應用(yòng)。
4結束語(yǔ)
　　平衡流(liú)量計的(de)計量原(yuán)理和其(qi)獨特的(de)性能,使(shi)之提♋高(gao)了🛀🏻測🛀🏻量(liàng)精度,有(yǒu)利于物(wu)料的計(jì)量和成(cheng)品率的(de)提高;直(zhi)管段要(yao)求低,節(jie)省了一(yī)次投資(zī);永久壓(ya)力損失(shi)🐅低,降低(dī)了運行(háng)能耗,寬(kuān)的量程(cheng)👣比和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性是(shi)現場正(zheng)确測量(liàng)的🔱保證(zheng)。通過在(zài)鋼鐵、石(shi)化等企(qǐ)業的成(chéng)功應用(yòng),平衡流(liú)量計将(jiāng)會成爲(wèi)一個非(fēi)常合适(shì)的具有(you)實用🔴價(jia)值的流(liú)量檢測(ce)儀表。

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