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(cheng)中的應用。
引(yin)言
　　流量是過(guò)程控制五大(da)參量(流量、壓(ya)力、溫度、物位(wei)、成分分析)中(zhong)的主要參量(liàng)。由于介質和(hé)工況的複雜(zá)性☁️,使得流量(liàng)🎯測量裝置種(zhong)類🌐繁多,主要(yao)指标測量精(jing)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(wén)丘裏爲代☂️表(biao)的傳統差壓(ya)節流裝置曆(li)史悠久、結構(gou)簡🔱單、牢固、性(xìng)能穩定可靠(kào),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(yóu)于設計的曆(lì)史局限性,以(yi)孔闆爲代表(biao)的傳統節流(liu)裝置,明顯存(cún)在量程比小(xiao)、精度低、永久(jiu)壓🌏損大、直管(guǎn)段要求高、需(xu)要進行磨損(sǔn)更換等缺點(diǎn)。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(jin),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(ya)式流量儀表(biao),因其卓越的(de)性能,在實際(ji)工程中有廣(guang)泛的應用前(qián)景。
1測量原理(li)
　　平衡流量計(jì)(BFM)的工作原理(lǐ)與其他差壓(yā)式流量計-樣(yang)🌈,都是基♍于伯(bó)努利能量守(shou)恒定律。節流(liu)裝置是一個(gè)多孔的圓盤(pán)節流整流器(qi),安裝在管道(dao)的截面上,每(mei)㊙️個孔的尺寸(cùn)和分布基🤩于(yú)獨特的公式(shì)和測試數據(jù)🐕定制,稱爲函(hán)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(bèi)最小化,形成(chéng)🙇🏻近似理想流(liu)☀️體,通過常規(guī)取壓裝置,可(kě)獲得穩定的(de)差壓信号,根(gen)據伯努利方(fang)程計算出體(tǐ)積流量、質量(liàng)流量。計算體(ti)積流量的公(gōng)式如下
 
　　式中(zhong)qv爲體積流量(liang),m3/s;C爲流出系數(shu);ε爲氣體可膨(péng)脹系數;△P爲差(chà)壓值,Pa;d爲BFM節流(liú)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(guǎn)道💯内徑之比(bǐ)。
 
2主要特點
2.1測(ce)量精度高
　　由(you)于平衡流量(liang)傳感器具有(yǒu)多孔結構的(de)特點,能對流(liu)場進行平衡(héng)，降低渦流、振(zhen)動和信号噪(zao)聲,流場穩🌈定(dìng)性大大的提(tí)💔高,表體采🔅用(yong)特制的精密(mì)管道和專🔞用(yong)取壓裝置,使(shǐ)精度比傳統(tǒng)節流裝置提(ti)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(hui)複🈲比傳統節(jie)流裝置快兩(liang)倍,大大所短(duǎn)了對直管段(duan)的要求。大多(duō)數情況下,其(qi)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(duì)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(sǔn)失,在同樣的(de)測量工況下(xià),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(shī),接近文丘裏(li)管,從而節省(shěng)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(liú)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(chuán)感器量程比(bǐ)不受限制。根(gen)據工業測量(liang)實☁️際應用需(xu)要，常規測量(liàng)量程比爲10:1,10:1以(yi)上可以用多(duō)個變送器分(fen)段測量,可使(shǐ)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(wai),平衡流量計(jì)還具有重複(fu)性和長期穩(wěn)定性好、耐髒(zang)污.不易堵、測(ce)量範圍寬、适(shì)用範圍廣🔞等(děng)特點。
3平衡流(liu)量計的應用(yòng)
　　由于平衡流(liu)量計繼承了(le)傳統節流裝(zhuāng)置的全部優(you)點,回避了大(dà)💘部分缺點,又(yòu)在測量性能(neng)上有質的飛(fei)☁️躍。平衡流🌈量(liang)計可以産生(shēng)與孔闆接近(jìn)的較大差壓(yā)，便于信号測(cè)量;同時又可(kě)以使壓損降(jiàng)♈至最小，節能(neng)降耗,可以覆(fù)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(dà)量程比流量(liàng)測量
　　在一些(xiē)工業應用場(chang)合,常需要大(dà)量程比的流(liu)量測量。如👨‍❤️‍👨蒸(zhēng)汽🐇管網的貿(mao)易結算計量(liàng),化工行業工(gōng)藝寬量程比(bi)的💜流量♋測量(liang)🔴,一些🐇流體的(de)流量變化變(biàn)化範圍很大(da),常常大于3:1,一(yī)些應用可達(da)6:1及以上,天然(rán)氣貿易結算(suan)時的隻程比(bǐ)可達10:1或更高(gāo)。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(da)最程比測量(liàng)的要💁求。而平(ping)衡流量👅計由(yóu)于寬雷諾數(shù)範圍和寬量(liang)程比🚶,可以實(shí)現㊙️大量程比(bi)的正确測量(liàng)。
3.2雙向流量測(cè)量
　　平衡流量(liang)計節流裝置(zhì)的上下遊完(wán)全對稱,沒有(you)标準孔闆的(de)下遊斜角,因(yin)此可作爲雙(shuāng)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(yā)變送器 進行(háng)差壓的測量(liàng)時,差壓變送(song)器的正負壓(ya)側與流量計(jì)的引壓口連(lian)接,一組爲正(zhèng)向,一組爲反(fan)向;流向的判(pan)斷由變送💋器(qi)的輸出值得(de)出,測得介質(zhì)流向正向流(liu)那台變送器(qì)輸出電流大(da)于4mA,另一台輸(shu)出電流等于(yú)4mA。控制系統通(tōng)過對流向的(de)判斷,分别對(duì)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(zai)工程應用中(zhōng),由于受工藝(yì)流程、場所等(děng)因素的限制(zhì)🔞,工藝管道上(shang)流量計的直(zhi)管段往往很(hěn)短;對于價格(ge)昂貴的工藝(yì)管道🛀🏻,設計時(shí)應盡量縮短(duan)工藝管道。标(biāo)準孔闆等節(jie)流件的☔安裝(zhuang)一般要求前(qian)10D後5D,若工藝⛷️直(zhi)管段不能滿(mǎn)足要求則測(ce)量精度會受(shou)🤞到影響。如果(guǒ)采用平衡流(liu)量計,不僅可(kě)在前2D後2D的情(qíng)況下保證🔞精(jing)度,還可大大(dà)節約貴金屬(shu)管道材料。
3.4大(da)口徑流量測(cè)量
　　在鋼鐵.焦(jiao)化行業中的(de)高爐煤氣、焦(jiao)爐煤氣的流(liú)量計💁量💘中⭐,這(zhè)類📐介質的工(gōng)藝管道口徑(jing)一般在DN1000左右(yòu)。其他常用的(de)⭐大口徑流量(liang)測量裝置如(ru)插人式文丘(qiū)裏管、威力巴(ba)等都普遍存(cun)在一些不足(zu)之處,如直管(guǎn)道🐅要求長:前(qián)30D後15D甚至更長(zhang);精度低❤️:在直(zhí)管段達不到(dao)要求時,難以(yǐ)優💛于士5%;輸出(chū)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(guan)短、壓力低的(de)工🈚況下,也能(néng)保證測量精(jing)度,同時降低(dī)壓力損失。通(tōng)過采🏃‍♀️用多對(dui)取壓孔的取(qǔ)壓形式,.實現(xian)冗餘取壓，能(neng)夠🛀有效防止(zhi)取壓孔的堵(dǔ)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(liú)量測量
　　平衡(héng)流量的結構(gou)特點非常适(shi)合測量高爐(lú)煤氣。平衡流(liú)量計⭐從設計(jì)上減少了紊(wen)流剪切力和(hé)渦流的形成(cheng)✔️,從而大大♌降(jiàng)低了滞留死(sǐ)區的形成;節(jiē)流件開孔不(bu)易堵塞,保證(zhèng)髒氣體可以(yǐ)順利通過多(duō)個孔,多個小(xiǎo)孔流速很高(gāo),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(gao)壓流量測量(liàng)、低溫氣體流(liú)量測量等流(liú)📧量檢✨測中,平(píng)衡流量計也(ye)有着廣泛的(de)應用。
4結束語(yu)
　　平衡流量計(jì)的計量原理(lǐ)和其獨特的(de)性能,使之提(tí)高了測量精(jīng)💁度,有利于物(wu)料的計量和(hé)成品率的提(tí)高;直管段要(yao)求低,節📐省了(le)一次投資;永(yǒng)久壓力損失(shī)㊙️低,降低❄️了運(yun)行能耗,寬的(de)量程比和長(zhǎng)㊙️期的穩定性(xìng)是現場正确(que)測量的保證(zhèng)。通過在鋼鐵(tie)、石🆚化等企業(yè)的成功應用(yòng),平衡流量計(jì)🐉将會成爲一(yi)個非常合适(shi)的具有實用(yòng)價值的流量(liang)檢測儀表。

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