摘要(yao):介紹了平衡流量(liàng)計 的測量原理和(he)主要特點,分析了(le)平衡流量計在實(shi)際工程中🔞的應用(yong)。
引言
　　流量是過程(chéng)控制五大參量(流(liu)量、壓力、溫度、物位(wei)、成分分析)中❄️的🛀🏻主(zhǔ)要參量。由于介質(zhì)和工況的複雜性(xìng),使得♉流量測量♻️裝(zhuang)置🔅種類繁多,主要(yào)指标測量精度.重(zhòng)複性、量程比、直管(guǎn)段♈、永久壓損等各(ge)有千秋。以孔闆、噴(pen)咀、文丘裏爲代表(biao)的傳統差壓節流(liu)裝置曆史☎️悠久、結(jie)構簡單、牢固、性能(néng)穩定可靠,并且得(de)到了國際标準化(hua)組織的認可,是全(quan)世界通用的。然而(ér)🌈,由于🔞設計的曆🈲史(shi)局限⭐性,以孔闆爲(wei)代表的傳統節流(liú)裝🌐置,明顯存在量(liang)程比😄小、精度低、永(yong)久壓損大、直管段(duàn)🌈要求高、需要進行(hang)磨損更換等缺點(dian)。本文介紹的平衡(heng)流量計對傳統節(jie)流裝置進行了極(ji)大的改進,将🏃🏻節流(liú)原理由邊緣節流(liu)改㊙️爲平衡節流,是(shì)一種革命性的差(cha)壓式流量儀表,因(yin)其卓㊙️越🍓的性能,在(zài)實際工程中有廣(guǎng)🏃🏻‍♂️泛的應用前景。
1測(ce)量原理
　　平衡流量(liàng)計(BFM)的工作原理與(yǔ)其他差壓式流量(liang)計-樣,都💃🏻是基于伯(bó)⭐努利能量守恒定(dìng)律。節流裝置是一(yī)個✨多孔的圓盤節(jiē)💞流整流器,安裝在(zài)管道的截面上,每(mei)個孔的尺寸和分(fèn)布基于獨特的公(gōng)式和測試數據定(dìng)制,稱爲函數孔。當(dāng)流體穿過圓盤的(de)函數孔時，流😘體将(jiāng)被平衡♍調整,渦流(liu)被最小化,形成近(jìn)似理想流🐅體,通過(guo)常規取壓裝置,可(ke)獲得穩定的差壓(ya)信号,根👌據伯努利(li)方程計算出體積(jī)流量、質量流量。計(jì)算體🧑🏽‍🤝‍🧑🏻積🔴流量的公(gong)式如下💔
 
　　式中qv爲體(tǐ)積流量,m3/s;C爲流出系(xi)數;ε爲氣體可膨脹(zhang)系數;△P爲差壓值,Pa;d爲(wèi)🏃BFM節流孔直徑,m;ρ爲介(jiè)質密度,kg/m3;β爲等效徑(jìng)比，節流孔直徑與(yu)管道内徑📱之比。
 
2主(zhǔ)要特點
2.1測量精度(du)高
　　由于平衡流量(liàng)傳感器具有多孔(kǒng)結構的特點,能對(duì)🈲流場進行平衡，降(jiang)低渦流、振動和信(xìn)号噪聲,流場穩定(ding)性大大💃的提高,表(biǎo)體采用特制的精(jīng)密管道和專用取(qu)壓裝置,使精度比(bǐ)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻傳統節流裝置提(ti)升了5~10倍。
2.2直管段要(yào)求低
　　平衡流量傳(chuán)感器能将流場平(píng)衡調整穩定,且壓(ya)力恢複比🐅傳統節(jiē)流裝置快兩倍,大(da)大所短了對直管(guǎn)段的要求⁉️。大多數(shù)情況下,其前後直(zhi)管段爲前2D後1D,最小(xiao)0.5D.
2.3永久壓力損失低(dī)
　　平衡流量計多孔(kong)對稱的平衡設計(jì),減少了渦流的形(xing)🐅成和紊⛷️流摩擦,降(jiang)低了動能損失,在(zài)同樣的測量工況(kuang)下,與傳統節流裝(zhuāng)置相比減少了2.5倍(bèi)的永久壓力損失(shī),接近文☁️丘裏管,從(cóng)而節省了相當大(da)的運行能量成本(běn)。
 
2.4量程比寬
　　與傳統(tǒng)節流裝置相比,平(píng)衡流量計極大提(ti)高了測量量程比(bǐ)。研究結果顯示:雷(léi)諾數大于50000時,選擇(zé)合适的孔徑參數(shù),平衡流量傳感器(qi)量程比不受限制(zhi)。根據工業✏️測量實(shí)際應用需要，常規(guī)測量量程比爲10:1,10:1以(yi)上可以用多個變(biàn)送🈲器分段測量,可(ke)使量程比達到30:1,50:1或(huo)更高。
　　除了上面介(jie)紹的一些特點外(wai),平衡流量計還具(ju)有重💯複性和長期(qī)穩定性好、耐髒污(wū).不易堵、測量範圍(wei)🏃🏻寬、适用範圍廣等(děng)特點。
3平衡流量計(ji)的應用
　　由于平衡(héng)流量計繼承了傳(chuán)統節流裝置的全(quán)部優點♋,回避了大(dà)部分缺點,又在測(cè)量性能上有質的(de)飛躍。平衡流😍量計(jì)可以産生與孔闆(pan)接近的較大差壓(yā)🚩，便于信🤞号測量;同(tong)時又可以使壓損(sǔn)降🈲至最小，節能降(jiang)耗,可以覆蓋90%的流(liu)量測量點。其典型(xing)應♻️用安裝圖如圖(tú)3所示。
 
3.1大量程比流(liu)量測量
　　在一些工(gōng)業應用場合,常需(xū)要大量程比的流(liu)量測㊙️量。如蒸汽🌂管(guǎn)網的貿易結算計(jì)量,化工行業工藝(yi)寬量程比的流量(liàng)測量,一些⛹🏻‍♀️流體的(de)流量變化變化範(fan)🤞圍很大,常常大于(yu)3:1,一些🐉應用可達6:1及(jí)以上,天然氣貿🧡易(yi)結算時🌈的隻程比(bǐ)👨‍❤️‍👨可達10:1或更高。常規(guī)的流量儀如☁️孔闆(pan)的量程比隻有3:1,無(wu)法實現大最程🔅比(bǐ)測量的要🈚求。而平(píng)衡流量計由于寬(kuān)雷諾數範圍和寬(kuan)量程比,可以實現(xiàn)🥵大量程比的正🏃🏻‍♂️确(què)測量。
3.2雙向流量測(cè)量
　　平衡流量計節(jiē)流裝置的上下遊(you)完全對稱,沒有标(biāo)準孔闆🧡的下遊斜(xie)角,因此可作爲雙(shuang)向流體測量,完全(quán)解🚩決了🌏特殊工況(kuang)時雙♍向流介質的(de)測量難題。其測量(liang)原理及連接示意(yì)圖如圖4所示。
 
　　采用(yong)2台差壓變送器 進(jìn)行差壓的測量時(shi),差壓變送器的正(zheng)負壓側與流✍️量計(jì)的引🌈壓口連接,一(yi)組爲正向,一組爲(wei)反向;流向的判🌐斷(duan)由變送器的輸出(chū)值得出,測得介質(zhì)流向正向流那台(tai)變送🛀🏻器輸出電流(liú)大于4mA,另一台輸出(chū)電流等于4mA。控制🎯系(xi)統通過⭐對流向的(de)判斷,分别對兩個(ge)方向的流量進✂️行(hang)累計。
 
3.3短直管段流(liu)量測量
　　在工程應(yīng)用中,由于受工藝(yì)流程、場所等因素(su)的限制,工藝管❗道(dao)上流量計的直管(guǎn)段往往很短;對于(yu)價格昂貴的✉️工藝(yì)管道,設計時應盡(jìn)量縮短工藝管道(dào)。标準孔闆等節流(liu)件的安裝一般要(yao)求🐕前10D後5D,若工藝🌈直(zhi)管段不能滿足要(yao)求則測量精度會(hui)受到影響。如✏️果采(cǎi)用平衡流量計,不(bu)僅💃可在前2D後2D的情(qíng)況下保證🌈精度,還(hai)可大大節約貴金(jin)屬管道材料。
3.4大口(kǒu)徑流量測量
　　在鋼(gang)鐵.焦化行業中的(de)高爐煤氣、焦爐煤(mei)氣的流量❌計量中(zhong),這類介質的工藝(yi)管道口徑一般在(zai)DN1000左右。其他常用的(de)大口徑流量測量(liang)裝置如插人式文(wen)丘裏管、威力巴等(deng)都普遍存🧡在一些(xie)不足之♈處,如直管(guan)道💚要求長:前30D後15D甚(shèn)至更長;精度低:在(zai)直管段達不到要(yào)求時,難以優💜于士(shì)5%;輸出差壓小:約100Pa等(deng)。在平衡流量計上(shang),通過增加開♌孔數(shù)量,即使在直管短(duǎn)、壓力低的工⛷️況下(xià),也能保證測量精(jing)度㊙️,同時降低✏️壓力(lì)損失。通過采用多(duō)對取壓孔的取壓(yā)形式,.實現冗餘取(qǔ)壓，能夠🥵有效防止(zhǐ)取壓孔的堵塞,是(shì)大口徑流量測量(liàng)的理想選擇。
3.5高爐(lu)煤氣的流量測量(liang)
　　平衡流量的結構(gòu)特點非常适合測(cè)量高爐煤氣。平衡(héng)流量計從設計上(shàng)減少了紊流剪切(qiē)力和渦流的形成(cheng)😍,從而大大降低了(le)滞🤟留死區的形成(cheng);節流件開孔不易(yi)堵塞,保證髒氣體(tǐ)可以順利通過多(duo)個孔,多個小孔流(liu)速很高,有抽氣沖(chong)刷😘效果,減少了流(liu)通孔被堵塞的機(ji)💰會。
　　此外,在高溫高(gāo)壓流量測量、低溫(wen)氣體流量測量等(děng)流量檢🔞測🈲中,平衡(héng)流量計也有着廣(guǎng)泛的應用。
4結束語(yu)
　　平衡流量計的計(ji)量原理和其獨特(tè)的性能,使之提高(gāo)了測量精度,有利(lì)于物料的計量和(he)成品率的提高;直(zhi)管段要求低,節省(sheng)了一次投資;永久(jiǔ)壓力損失低,降低(di)了運行能耗,寬🛀🏻的(de)量程♍比和長期的(de)穩定性是現場正(zheng)确測量的保證。通(tong)過🌈在鋼鐵、石化等(děng)企業的成功應用(yòng),平衡流量計将會(huì)成爲一🈲個非常合(hé)适的具有實用價(jià)值的流量檢測儀(yí)表。

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