摘要:介(jiè)紹了平衡流(liú)量計
的測量(liàng)原理和主要(yao)特點,分析了(le)平衡流量計(jì)在實際工程(cheng)⭐中的應用。
引(yǐn)言
流量是過(guò)程控制五大(dà)參量(流量、壓(ya)力、溫度、物位(wèi)、成分分🤩析)中(zhōng)的💰主要參量(liang)。由于介質和(hé)工況的複雜(zá)性💁,使得📱流量(liang)測量裝置種(zhǒng)類繁多,主要(yao)指标測量精(jīng)度.重複性、量(liàng)程比、直管段(duàn)、永久壓損等(děng)各有千秋。以(yǐ)孔闆、噴咀、文(wén)丘裏爲代表(biǎo)的傳統✂️差壓(yā)節流裝置曆(li)史悠久、結構(gòu)簡單、牢固、性(xing)能穩定可靠(kào),并且得到了(le)國際标準化(hua)組織的認可(kě),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(biǎo)的傳統節流(liú)裝置,明顯存(cun)在量程比小(xiao)、精度低、永久(jiu)壓損⭕大、直管(guǎn)段要求高、需(xū)要進行磨損(sǔn)更換等缺點(dian)。本文介紹💘的(de)平衡流量計(ji)對傳統節流(liú)裝置進行了(le)極大👉的改進(jìn),将節流原理(lǐ)由邊緣節流(liu)改爲平衡節(jie)流,是一種革(gé)命性的☀️差壓(yā)式流量儀表(biao),因其卓越的(de)性能,在實際(ji)工💋程中有廣(guǎng)泛的應用前(qian)景。
1測量原理(li)
平衡流量計(jì)(BFM)的工作原理(li)與其他差壓(yā)式流量計-樣(yàng),都是基于伯(bo)♍努利能量守(shou)恒定律。節流(liu)裝置是一個(ge)多孔的圓盤(pán)節流整流器(qi),安裝在管道(dào)的截面上,每(měi)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(han)數孔。當流體(ti)穿過圓盤的(de)函數孔時，流(liu)🔞體将被平衡(heng)調整,渦流被(bei)🔞最小化,形成(chéng)近似理想流(liú)體,通過常規(guī)取👌壓裝置,可(ke)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(liang)流量。計算體(ti)積流量的公(gōng)式如下🔆
式中(zhong)qv爲體積流量(liàng),m3/s;C爲流出系數(shu);ε爲氣體可膨(peng)脹系數🚶♀️;△P爲差(cha)壓值💘,Pa;d爲BFM節流(liú)孔直徑,m;ρ爲介(jie)質密度,kg/m3;β爲等(deng)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(cè)量精度高
由(yóu)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(heng)，降低渦流、振(zhen)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(mi)管道和專用(yong)取壓裝置,使(shi)精度比☀️傳統(tong)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(jiē)流裝置快兩(liang)倍,大大所短(duan)了對直管🌈段(duan)的要求。大多(duo)數情況下,其(qi)前後直管段(duan)爲前2D後1D,最小(xiao)0.5D.
2.3永久壓力損(sun)失低
平衡流(liu)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(jiàng)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(jian)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(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(píng)衡流量計極(ji)大提高了測(ce)量㊙️量☂️程比。研(yán)究結果顯示(shi):雷諾數大于(yu)50000時,選擇合适(shi)的孔徑參數(shù),平衡流量傳(chuán)感器量程比(bǐ)不受限制。根(gēn)據工業😄測量(liang)實際應用需(xū)要，常規測量(liang)量程比爲10:1,10:1以(yǐ)上可以用多(duo)個變送器分(fèn)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(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(da)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(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(néng)降耗,可以覆(fù)蓋90%的流量測(cè)量點。其典型(xing)應用安裝圖(tú)🔆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(dà)量程比的流(liú)量測量。如♋蒸(zheng)汽管網的貿(mào)易結算計量(liàng),化工行業工(gong)藝寬量程比(bǐ)的流量測量(liàng),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(yi)些應用可達(dá)6:1及以✏️上,天然(ran)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(da)最程比測量(liang)的要求。而平(píng)衡流量計由(you)于寬雷諾數(shu)範圍和寬量(liang)程比🏒,可以實(shi)現大量程🛀🏻比(bǐ)的正🤩确測量(liang)。
3.2雙向流量測(cè)量
平衡流量(liàng)計節流裝置(zhi)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(liàng),完全解決了(le)特殊工況時(shí)雙向流介質(zhi)的測量難題(tí)。其測量原㊙️理(li)及連接示意(yì)💃🏻圖如圖4所示(shì)。
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(ya)側與流量🆚計(ji)的引壓口連(lián)接,一組爲正(zheng)向,一組爲反(fǎn)向;流向的判(pàn)斷由🎯變送器(qì)的輸出值得(de)出,測得介質(zhì)流向正向流(liú)那台變送器(qì)輸出電流大(dà)于4mA,另一台輸(shu)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(duan)流量測量
在(zai)工程應用中(zhong),由于受工藝(yì)流程、場所等(deng)因素的限制(zhi),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(shi)應盡量縮短(duan)工藝管道。标(biao)準孔闆等節(jiē)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(man)足要求則測(ce)量精度會受(shou)到影響。如果(guo)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(dà)口徑流量測(ce)量
在鋼鐵.焦(jiao)化行業中的(de)高爐煤氣、焦(jiāo)爐煤氣的流(liú)量計量💛中,這(zhè)類介質的工(gong)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(qiu)裏管、威力🈲巴(bā)等都♉普遍存(cún)在一些📱不足(zu)之處,如直管(guǎn)道要求長:前(qian)30D後15D甚至更長(zhang);精度低:在直(zhi)管段達不到(dào)要求時,難以(yi)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(liàng),即使在直管(guǎn)短、壓力低的(de)工況下,也能(néng)保證測量精(jīng)度🤩,同時降低(di)壓力損失。通(tong)過⛷️采用多對(duì)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(gao)爐煤氣的流(liu)量測量
平衡(héng)流量的結構(gou)特點非常适(shì)合測量高爐(lú)煤氣。平衡流(liú)量計從設計(jì)上減少了紊(wěn)流剪切力和(he)渦流的💜形成(chéng),從而✂️大大降(jiàng)低了滞❌留死(si)區的形成;節(jiē)流件開孔不(bu)易堵塞,保證(zheng)髒氣體可以(yǐ)順利通過多(duo)個孔,多✌️個小(xiao)孔流速很高(gao),有抽氣沖刷(shua)效果,減少了(le)流通孔被堵(du)塞的機❤️會。
此(ci)外,在高溫高(gao)壓流量測量(liang)、低溫氣體流(liu)量測量等流(liu)量檢測中,平(ping)衡流量計也(ye)有着廣泛的(de)應用。
4結束語(yǔ)
平衡流量計(jì)的計量原理(lǐ)和其獨特的(de)性能,使之提(ti)高了測量精(jing)度,有利于物(wu)料的計量和(he)成品率的提(ti)高;直管段要(yào)求低,節省了(le)一次投資;永(yǒng)久壓力損失(shi)低,降低了運(yùn)行能耗,寬🛀🏻的(de)量程比和長(zhang)期的穩定性(xing)是現場正确(que)測量的保證(zhèng)。通過☀️在鋼鐵(tie)、石☂️化等企業(ye)的成功應用(yong),平衡流量計(ji)将會成爲一(yī)個非常合适(shì)⚽的具有實用(yòng)⚽價值的流量(liàng)檢測儀表。
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