摘要:介紹(shao)了平衡流(liu)量計 的測(ce)量原理和(he)主要特點(dian),分析了平(ping)衡流量計(ji)在實際工(gong)程中✨的⛹🏻‍♀️應(ying)用。
引言
　　流(liu)量是過程(cheng)控制五大(da)參量(流量(liang)、壓力、溫度(du)、物位、成分(fen)分析)中🈲的(de)主要參量(liang)。由于介質(zhi)和工況的(de)複雜性,使(shi)得流量測(ce)量🈚裝置種(zhong)類繁多,主(zhu)要指标測(ce)量精度👣.重(zhong)複性、量程(cheng)比、直管段(duan)、永久壓🐉損(sun)等各有千(qian)秋。以孔闆(pan)、噴咀、文丘(qiu)裏爲代表(biao)的傳統🚶差(cha)壓節流裝(zhuang)置曆史🔴悠(you)久、結構簡(jian)單、牢固、性(xing)能😍穩定可(ke)靠,并且得(de)到了國際(ji)标準化組(zu)織的認可(ke),是全世界(jie)通用的。然(ran)而,由于設(she)計的曆史(shi)局限性,以(yi)孔闆爲代(dai)表的傳統(tong)節流裝置(zhi),明顯存在(zai)量程比小(xiao)、精度低、永(yong)久壓損大(da)、直管段要(yao)求高、需要(yao)進行磨損(sun)🌈更換等缺(que)點。本文介(jie)紹的平衡(heng)流量計對(dui)傳統♋節流(liu)裝置進行(hang)了極大🚩的(de)改進,将節(jie)流原理由(you)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼邊緣節流(liu)改爲平衡(heng)節流,是一(yi)種革命性(xing)的差壓式(shi)流量儀表(biao),因其卓越(yue)的性能,在(zai)實際工程(cheng)中有廣🐅泛(fan)的應用前(qian)景。
1測量原(yuan)理
　　平衡流(liu)量計(BFM)的工(gong)作原理與(yu)其他差壓(ya)式流量計(ji)-樣,都💋是🔞基(ji)于伯努利(li)能量守恒(heng)定律。節流(liu)裝置是一(yi)個多孔🚶的(de)圓盤節流(liu)整流器,安(an)裝在管道(dao)的截面上(shang),每個孔的(de)尺寸和分(fen)布基于獨(du)特的公式(shi)和測試數(shu)據定制,稱(cheng)爲函數孔(kong)。當流體穿(chuan)過圓盤的(de)函數孔時(shi)，流體将被(bei)平衡調整(zheng),渦流被最(zui)小化,形成(cheng)💯近似理想(xiang)流體,通過(guo)常規取壓(ya)裝置,可獲(huo)得穩定的(de)差壓信号(hao),根據伯努(nu)利方程計(ji)算出體積(ji)流量、質量(liang)流量。計算(suan)體積流量(liang)的公式如(ru)下
 
　　式中qv爲(wei)體積流量(liang),m3/s;C爲流出系(xi)數;ε爲氣體(ti)可膨脹系(xi)數;△P爲差壓(ya)✔️值,Pa;d爲BFM節流(liu)孔直徑,m;ρ爲(wei)介質密度(du),kg/m3;β爲等效徑(jing)比🔆，節流孔(kong)直徑與管(guan)道内徑之(zhi)比。
 
2主要特(te)點
2.1測量精(jing)度高
　　由于(yu)平衡流量(liang)傳感器具(ju)有多孔結(jie)構的特點(dian),能對流場(chang)進行平衡(heng)，降低渦流(liu)、振動和信(xin)号噪聲,流(liu)場穩定性(xing)大大🔞的提(ti)高,表體采(cai)用特制的(de)精密管道(dao)和專用取(qu)壓裝置,使(shi)精度比傳(chuan)統節流裝(zhuang)置提升了(le)5~10倍。
2.2直管段(duan)要求低
　　平(ping)衡流量傳(chuan)感器能将(jiang)流場平衡(heng)調整穩定(ding),且壓力恢(hui)複比傳統(tong)節流裝置(zhi)快兩倍,大(da)大所短了(le)對直管👣段(duan)的要求。大(da)多數情🌏況(kuang)下,其前後(hou)直管段爲(wei)前2D後1D,最小(xiao)0.5D.
2.3永久壓力(li)損失低
　　平(ping)衡流量計(ji)多孔對稱(cheng)的平衡設(she)計,減少了(le)渦流的形(xing)成和紊👌流(liu)摩擦,降低(di)了動能損(sun)失,在同樣(yang)的測量工(gong)況💘下,與傳(chuan)統節流裝(zhuang)置相比減(jian)少了2.5倍的(de)永久壓🐇力(li)損失🌍,接近(jin)文丘裏管(guan),從而節省(sheng)了相當大(da)的運行🔅能(neng)量成本。
 
2.4量(liang)程比寬
　　與(yu)傳統節流(liu)裝置相比(bi),平衡流量(liang)計極大提(ti)高了測量(liang)量🐇程比🈲。研(yan)究結果顯(xian)示:雷諾數(shu)大于50000時,選(xuan)擇合适的(de)孔徑參數(shu),平衡流量(liang)傳感器量(liang)程比不受(shou)限制。根據(ju)工業測量(liang)實際應用(yong)需要，常規(gui)測量量程(cheng)比爲10:1,10:1以上(shang)可以用多(duo)個變送器(qi)分段測量(liang),可使量程(cheng)比達到🔞30:1,50:1或(huo)更高。
　　除了(le)上面介紹(shao)的一些特(te)點外,平衡(heng)流量計還(hai)具有㊙️重複(fu)性和長期(qi)穩定性好(hao)、耐髒污.不(bu)易堵、測量(liang)範圍寬、适(shi)用範圍廣(guang)等特點。
3平(ping)衡流量計(ji)的應用
　　由(you)于平衡流(liu)量計繼承(cheng)了傳統節(jie)流裝置的(de)全部優點(dian),回避了大(da)🔆部分缺點(dian),又在測量(liang)性能上有(you)質的飛躍(yue)。平🏒衡流量(liang)計可以産(chan)生㊙️與孔闆(pan)接近的較(jiao)大差壓，便(bian)于信号測(ce)量;同時又(you)可以使壓(ya)損降至最(zui)小，節能降(jiang)耗,可以覆(fu)蓋90%的流量(liang)測量點。其(qi)典型應用(yong)安裝圖如(ru)圖3所示。
 
3.1大(da)量程比流(liu)量測量
　　在(zai)一些工業(ye)應用場合(he),常需要大(da)量程比的(de)流量測🈚量(liang)。如蒸汽管(guan)網的貿易(yi)結算計量(liang),化工行業(ye)工藝寬量(liang)程比的流(liu)量測量,一(yi)些流體的(de)流量變化(hua)變化範🔴圍(wei)很大,常常(chang)大🛀于3:1,一些(xie)應用可達(da)6:1及以上,天(tian)然氣貿易(yi)結算時的(de)隻程比💋可(ke)達10:1或更💃高(gao)。常規的流(liu)量儀如孔(kong)闆的量程(cheng)比隻有3:1,無(wu)法實現大(da)最程比測(ce)量的要求(qiu)。而平衡流(liu)量計由于(yu)寬雷諾數(shu)範圍和寬(kuan)量♋程比,可(ke)以實現大(da)量程比的(de)正㊙️确測量(liang)。
3.2雙向流量(liang)測量
　　平衡(heng)流量計節(jie)流裝置的(de)上下遊完(wan)全對稱,沒(mei)有标❄️準孔(kong)闆的🈲下🌈遊(you)斜角,因此(ci)可作爲雙(shuang)向流體測(ce)量,完全解(jie)決了特殊(shu)工況時雙(shuang)向流介質(zhi)的測量難(nan)題。其測量(liang)原理及連(lian)接示意圖(tu)如圖4所示(shi)。
 
　　采用2台差(cha)壓變送器(qi) 進行差壓(ya)的測量時(shi),差壓變送(song)器的正負(fu)壓側與流(liu)量計的🔱引(yin)壓🏃‍♀️口連接(jie),一組爲正(zheng)向,一組爲(wei)反向;流向(xiang)的判斷由(you)變送器的(de)輸出💃🏻值得(de)出,測得介(jie)質流向正(zheng)向流那台(tai)變送器輸(shu)出電流大(da)于4mA,另一台(tai)輸出電流(liu)等于4mA。控制(zhi)系統通過(guo)對流向的(de)判斷,分别(bie)📐對兩個方(fang)向的流量(liang)進☂️行累計(ji)。
 
3.3短直管段(duan)流量測量(liang)
　　在工程應(ying)用中,由于(yu)受工藝流(liu)程、場所等(deng)因素的限(xian)制,工藝管(guan)♊道上流量(liang)計的直管(guan)段往往很(hen)短;對于價(jia)格昂貴的(de)工藝管道(dao),設計時應(ying)盡量縮短(duan)工藝管道(dao)。标準孔🐉闆(pan)等節流件(jian)的安裝一(yi)般要求前(qian)10D後5D,若工藝(yi)直管段不(bu)能滿足要(yao)✂️求則測量(liang)精度會受(shou)到影響。如(ru)果采用平(ping)衡流量計(ji),不僅可在(zai)前2D後2D的情(qing)況下保證(zheng)精度,還可(ke)大🌍大節約(yue)貴金屬管(guan)道材料。
3.4大(da)口徑流量(liang)測量
　　在鋼(gang)鐵.焦化行(hang)業中的高(gao)爐煤氣、焦(jiao)爐煤氣的(de)流量計量(liang)中⚽,這類介(jie)質的工藝(yi)管道口徑(jing)一般在DN1000左(zuo)右。其他常(chang)用的大口(kou)徑流量測(ce)量裝置如(ru)插人式文(wen)丘裏管、威(wei)力巴等都(dou)普遍存在(zai)一些不足(zu)之處,如直(zhi)管道要求(qiu)長:前🏃🏻30D後15D甚(shen)至更長;精(jing)度低:在直(zhi)管段達不(bu)到要求時(shi),難以優🔅于(yu)士5%;輸出差(cha)壓小:約100Pa等(deng)。在平衡流(liu)量計上,通(tong)過增加開(kai)孔數量,即(ji)使在直管(guan)短、壓力低(di)的工況下(xia),也能保證(zheng)測量精度(du),同時降低(di)👨‍❤️‍👨壓力損失(shi)。通過采🙇🏻用(yong)多對取壓(ya)孔的取壓(ya)形式,.實現(xian)冗餘取壓(ya)，能夠有效(xiao)防止取壓(ya)孔的堵塞(sai),是大口徑(jing)流量測量(liang)的理🌂想選(xuan)擇。
3.5高爐煤(mei)氣的流量(liang)測量
　　平衡(heng)流量的結(jie)構特點非(fei)常适合測(ce)量高爐煤(mei)氣。平🥰衡流(liu)量計從設(she)計上減少(shao)了紊流剪(jian)切力和渦(wo)流的形成(cheng),從而大大(da)降低了滞(zhi)留死區的(de)形成;節流(liu)件開孔不(bu)易堵塞,保(bao)證髒氣體(ti)可以順利(li)通過多個(ge)孔,多個小(xiao)孔流速很(hen)高,有抽氣(qi)沖刷🐉效果(guo),減少了流(liu)通孔被堵(du)塞的機會(hui)。
　　此外,在高(gao)溫高壓流(liu)量測量、低(di)溫氣體流(liu)量測量等(deng)流量檢測(ce)🔞中🏃🏻,平衡流(liu)量計也有(you)着廣泛的(de)應用。
4結束(shu)語
　　平衡流(liu)量計的計(ji)量原理和(he)其獨特的(de)性能,使之(zhi)提高了測(ce)量精度,有(you)利于物料(liao)的計量和(he)成品率的(de)提高;直管(guan)段要求低(di),節⛱️省了一(yi)次投資;永(yong)久壓力損(sun)失🌏低,降低(di)了運行🈚能(neng)耗,寬的量(liang)程比和長(zhang)期的穩定(ding)性是現場(chang)正🌈确測量(liang)的保證。通(tong)過在鋼鐵(tie)、石化等企(qi)業🈲的成功(gong)應用,平衡(heng)流量計🏃‍♀️将(jiang)會成爲一(yi)個非常合(he)适🐆的具有(you)實用價值(zhi)的流量檢(jian)測儀表。

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