平衡流量計(jì)

一、概述

 ，流體在管道中輸送時(shí)，往往要流經(jīng)各種閥門，彎頭、三通、異徑管等阻流件，流體通過(guò)這些阻流件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種擾動(dòng)，影響正常的測(cè)量，使流量計(jì)帶來(lái)一定的現(xiàn)場(chǎng)安裝附加誤差，特別是傳統(tǒng)的差壓式流量計(jì)等更是如此，而新一代多孔平衡流量傳感器巧妙的將整流與測(cè)量合為一體，具有明顯的穩(wěn)定流場(chǎng)的作用，限度的降低附加誤差，使得實(shí)際使用精度與理論計(jì)算精度接近，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新一代差壓式流量計(jì)，可廣泛用于天然氣、化工、石油、鋼鐵、發(fā)電、造紙、印染、制藥等各行業(yè)。

二、測(cè)量原理

平衡流量計(jì)是一種節(jié)流式流量傳感器。它采用調(diào)整器式的孔板結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用在上游有擾動(dòng)流場(chǎng)因素的場(chǎng)合。平衡流量計(jì)是一種革命性的差壓式流量?jī)x表，其工作原理與其他差壓式流量計(jì)一樣，都是基于密封管道中的能量轉(zhuǎn)換原理：在理想流體的情況下管道中的流量與差壓的平方根成正比；用測(cè)出差壓值根據(jù)伯努利方程即可計(jì)算出管道中的流量。平衡流量傳感器是一個(gè)多孔的圓盤節(jié)流整流器，安裝在管道的截面上，每個(gè)孔的尺寸和分布是基于特殊的公式和測(cè)試數(shù)據(jù)而定制的，稱為函數(shù)孔。當(dāng)流體穿過(guò)圓盤的函數(shù)孔時(shí)，流體將被平衡整流，渦流被最小化，形成近似理想流體，通過(guò)取壓裝置，可獲得穩(wěn)定的差壓信號(hào)，根據(jù)伯努利方程計(jì)算出體積流量、質(zhì)量流量。

流量計(jì)算公式：

式中:qm ，qv——分別為質(zhì)量流量(㎏/s)和體積流量(m ³/s)；
         C——流出系數(shù) ；
         ε——可膨脹性系數(shù)；
         d——節(jié)流件開孔直徑，m；
         β——直徑比，β=d/D；
         D——管道內(nèi)經(jīng)，m；
         ρ1——被測(cè)流體密度，㎏/m ³；
         Δp——差壓，Pa；

三、特點(diǎn)
 1、線性度高、重復(fù)性好
    平衡流量傳感器具有對(duì)稱多孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行平衡，降低了渦流、振動(dòng)和信號(hào)噪聲，流場(chǎng)穩(wěn)定性大大提高，使線性度比孔板提升了5～10倍，重復(fù)性提高了54％，為0.15％，從其綜合性能來(lái)看，平衡流量計(jì)屬于高檔流量計(jì)行列。

2、直管段要求低
    平衡流量傳感器由于流場(chǎng)穩(wěn)定，且壓力恢復(fù)比孔板快兩倍，大大所短了對(duì)直管段的要求，其前后直管段一般為前3D后1D，最小可以小于0.5D，從而省去大量直管段，尤其是特殊昂貴材料的管道。
  3、減少壓力損失
    多孔對(duì)稱的平衡設(shè)計(jì)，減少了紊流剪切力和渦流的形成，降低了動(dòng)能的損失，在同樣的測(cè)量工況下，與孔板相比減少了2.5倍的壓力損失，從而節(jié)省了相當(dāng)大的運(yùn)行能量成本，是一種節(jié)能型儀表。
  4、耐臟污不易堵
   多孔對(duì)稱的平衡設(shè)計(jì)，減少了紊流剪切力和渦流的形成，從而大大降低了滯留死區(qū)的形成，保證臟污介質(zhì)順利通過(guò)多個(gè)孔，減小了流體孔被堵塞的機(jī)會(huì)。

 5、可直接替換孔板
    平衡流量傳感器與孔板具有相同的使用方法和外形，因此可以直接進(jìn)行替換，不需要任何配管的變化和相關(guān)儀表的更改，很適合全廠能源計(jì)量改造中將孔板改為平衡流量計(jì)。
 6、流量測(cè)量范圍寬
    根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，我們了解到：平衡流量計(jì)的性能，使其流速可以從最小到音速；其最小雷諾數(shù)可低于200，雷諾數(shù)大于10 7；β值可選0.25～0.90。

 7、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好
    由于其紊流剪切力的明顯減小，大幅度降低了介質(zhì)與節(jié)流件直接的摩擦，其β值長(zhǎng)期保持不變，整個(gè)儀表無(wú)可動(dòng)部件，因此可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定性。
  8、可測(cè)高溫高壓介質(zhì) 
    與孔板等節(jié)流裝置一樣，工作溫度壓力取決于管道和法蘭的材質(zhì)和等級(jí)，工作溫度可達(dá)850℃，工作壓力可達(dá)42MPa。
    9、可測(cè)復(fù)雜工況介質(zhì)
    由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有特殊的性能，它可以進(jìn)行氣液兩相、泥漿，甚至固體顆粒測(cè)量。平衡流量可以測(cè)雙向流。

四、主要技術(shù)參數(shù)

1. 管道尺寸：15 ≤DN≤ 1200 mm

2. 公稱壓力：PN≤42Mpa

3. 工作溫度：-50℃≤t≤550℃

4. 量程比：1：10，1：15

5. 精度等級(jí)：0.5級(jí)，1級(jí)，1.5級(jí)

6. 參照標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2624-2006、JJG640-94及流量測(cè)量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)

7. 連接方式：法蘭連接、焊接、螺紋連接

五、結(jié)構(gòu)形式

平衡流量計(jì)按其開孔個(gè)數(shù)分為：四孔式、多孔式。按其安裝方式又分為：法蘭連接、直焊式、夾持型一體化式等結(jié)構(gòu)。具體形式見下表：