摘(zhai)要:介紹(shao)了平衡(heng)流量計(ji)
的測量(liang)原理和(he)主要特(te)點,分析(xi)了平衡(heng)流量計(ji)在實際(ji)工程㊙️中(zhong)的應用(yong)。
引言
流(liu)量是過(guo)程控制(zhi)五大參(can)量(流量(liang)、壓力、溫(wen)度、物位(wei)、成⁉️分分(fen)析♌)中的(de)主要參(can)量。由于(yu)介質和(he)工況的(de)複雜性(xing),使得📧流(liu)量測量(liang)裝置🔅種(zhong)類繁多(duo),主要指(zhi)标測量(liang)精度.重(zhong)複性、量(liang)程比、直(zhi)管段、永(yong)久壓☎️損(sun)等各有(you)千秋。以(yi)孔闆、噴(pen)咀、文丘(qiu)裏爲代(dai)表的傳(chuan)統差壓(ya)節流裝(zhuang)置曆史(shi)悠久、結(jie)構簡單(dan)、牢固、性(xing)能穩定(ding)可靠,并(bing)且得到(dao)了國際(ji)标準化(hua)組織的(de)認可,是(shi)全世界(jie)通用的(de)。然而,由(you)于設計(ji)的曆史(shi)局限⭕性(xing),以孔闆(pan)爲代表(biao)的傳統(tong)節流裝(zhuang)置,明顯(xian)存在量(liang)程比小(xiao)、精度低(di)、永久壓(ya)損大、直(zhi)管段🧡要(yao)求高、需(xu)要進行(hang)磨損更(geng)換等缺(que)點。本文(wen)介紹的(de)平衡流(liu)量計對(dui)傳統節(jie)流裝置(zhi)進行了(le)極大的(de)改進,将(jiang)節流原(yuan)理由邊(bian)緣節流(liu)改爲平(ping)衡節流(liu),是一種(zhong)革命性(xing)的♋差壓(ya)式流量(liang)儀表,因(yin)其卓越(yue)的性能(neng),在實際(ji)工程中(zhong)有廣泛(fan)的應用(yong)前景。
1測(ce)量原理(li)
平衡流(liu)量計(BFM)的(de)工作原(yuan)理與其(qi)他差壓(ya)式流量(liang)計-樣,都(dou)是基于(yu)伯♉努利(li)能量守(shou)恒定律(lü)。節流裝(zhuang)置是一(yi)個多孔(kong)的圓🈲盤(pan)節流整(zheng)流器,安(an)裝在管(guan)道的截(jie)面上,每(mei)個孔的(de)📧尺寸和(he)分布基(ji)于獨特(te)♊的公式(shi)和測試(shi)數據定(ding)制,稱爲(wei)函數孔(kong)。當流體(ti)穿過💰圓(yuan)盤的函(han)🚩數孔時(shi)，流☁️體将(jiang)被平衡(heng)調整,渦(wo)流被✂️最(zui)小化,形(xing)成近似(si)理想流(liu)體,通過(guo)常規取(qu)壓裝置(zhi),可獲得(de)穩定的(de)差壓信(xin)号,根據(ju)伯努利(li)方程計(ji)算出體(ti)積流量(liang)、質量流(liu)量。計算(suan)體積流(liu)量的公(gong)式如下(xia)🐉
式中qv爲(wei)體積流(liu)量,m3/s;C爲流(liu)出系數(shu);ε爲氣體(ti)可膨脹(zhang)系數;△P爲(wei)🐕差壓值(zhi),Pa;d爲BFM節流(liu)孔直徑(jing),m;ρ爲介質(zhi)密度,kg/m3;β爲(wei)等效徑(jing)比，節流(liu)🔴孔直徑(jing)與管道(dao)内徑之(zhi)比。
2主要(yao)特點
2.1測(ce)量精度(du)高
由于(yu)平衡流(liu)量傳感(gan)器具有(you)多孔結(jie)構的特(te)點,能對(dui)流場❄️進(jin)行平衡(heng)，降低渦(wo)流、振動(dong)和信号(hao)噪聲,流(liu)場穩定(ding)性大大(da)的提👨❤️👨高(gao),表體采(cai)👌用特制(zhi)的精密(mi)管道和(he)專用取(qu)壓🔱裝置(zhi),使精度(du)比傳統(tong)節流裝(zhuang)置提升(sheng)了5~10倍。
2.2直(zhi)管段要(yao)求低
平(ping)衡流量(liang)傳感器(qi)能将流(liu)場平衡(heng)調整穩(wen)定,且壓(ya)力💁恢複(fu)比傳🔅統(tong)節流裝(zhuang)置快兩(liang)倍,大大(da)所短了(le)對直管(guan)段的要(yao)求。大多(duo)數情況(kuang)下,其前(qian)後直管(guan)段爲前(qian)2D後1D,最小(xiao)0.5D.
2.3永久壓(ya)力損失(shi)低
平衡(heng)流量計(ji)多孔對(dui)稱的平(ping)衡設計(ji),減少了(le)渦流的(de)形🚩成和(he)♊紊流摩(mo)擦,降低(di)了動能(neng)損失,在(zai)同樣的(de)測量工(gong)況下,與(yu)傳統♌節(jie)流裝置(zhi)相比減(jian)少了2.5倍(bei)的永久(jiu)壓力損(sun)失,接近(jin)文😘丘裏(li)管,從而(er)節省了(le)相當大(da)的運行(hang)能量成(cheng)本。
2.4量程(cheng)比寬
與(yu)傳統節(jie)流裝置(zhi)相比,平(ping)衡流量(liang)計極大(da)提高了(le)測量量(liang)程比。研(yan)究結果(guo)顯示:雷(lei)諾數大(da)于50000時,選(xuan)擇合适(shi)的孔徑(jing)參數,平(ping)衡流量(liang)傳感器(qi)量程比(bi)不受限(xian)制。根據(ju)工業測(ce)量實際(ji)應用💁需(xu)要，常規(gui)測量量(liang)程比爲(wei)10:1,10:1以上可(ke)以用多(duo)個變送(song)器分段(duan)測🧑🏾🤝🧑🏼量,可(ke)使量程(cheng)比達到(dao)30:1,50:1或更高(gao)。
除了上(shang)面介紹(shao)的一些(xie)特點外(wai),平衡流(liu)量計還(hai)具有重(zhong)複性和(he)長期穩(wen)定性好(hao)、耐髒污(wu).不易堵(du)、測量範(fan)圍寬、适(shi)用範圍(wei)廣等特(te)⚽點。
3平衡(heng)流量計(ji)的應用(yong)
由于平(ping)衡流量(liang)計繼承(cheng)了傳統(tong)節流裝(zhuang)置的全(quan)部優點(dian),回避了(le)大部分(fen)缺點,又(you)在測量(liang)性能上(shang)有質的(de)飛躍。平(ping)衡流量(liang)計可以(yi)産生與(yu)孔闆接(jie)近的較(jiao)大差壓(ya)，便于信(xin)号測量(liang)✨;同時又(you)可以使(shi)壓損降(jiang)至最小(xiao)，節能✍️降(jiang)耗,可以(yi)覆蓋90%的(de)流💛量測(ce)量點。其(qi)典型應(ying)用安裝(zhuang)圖❓如圖(tu)3所示。
3.1大(da)量程比(bi)流量測(ce)量
在一(yi)些工業(ye)應用場(chang)合,常需(xu)要大量(liang)程比的(de)流量測(ce)量。如蒸(zheng)汽管網(wang)的貿易(yi)結算計(ji)量,化工(gong)行業工(gong)藝寬量(liang)程比的(de)流量📧測(ce)量,一些(xie)流體的(de)流量變(bian)化變化(hua)範圍很(hen)大,常常(chang)大于3:1,一(yi)些應用(yong)可達6:1及(ji)以上,天(tian)然氣貿(mao)易結算(suan)時的隻(zhi)程比可(ke)達10:1或更(geng)高。常規(gui)的流量(liang)儀如孔(kong)闆的量(liang)程比隻(zhi)有3:1,無法(fa)實現大(da)最程🔴比(bi)測量的(de)要求。而(er)平衡流(liu)量計由(you)于寬雷(lei)諾數範(fan)圍和寬(kuan)量㊙️程比(bi),可以實(shi)現大量(liang)程比的(de)正确測(ce)量。
3.2雙向(xiang)流量測(ce)量
平衡(heng)流量計(ji)節流裝(zhuang)置的上(shang)下遊完(wan)全對稱(cheng),沒有标(biao)準孔闆(pan)的💜下遊(you)斜角,因(yin)此可作(zuo)爲雙向(xiang)流體測(ce)量,完✊全(quan)解決了(le)特殊🛀工(gong)況時雙(shuang)向流介(jie)質的測(ce)量難題(ti)。其測量(liang)原理及(ji)連接示(shi)意圖如(ru)圖4所示(shi)。
采用2台(tai)差壓變(bian)送器
進(jin)行差壓(ya)的測量(liang)時,差壓(ya)變送器(qi)的正負(fu)壓側與(yu)流量♍計(ji)的引壓(ya)👉口連接(jie),一組爲(wei)正向,一(yi)組爲反(fan)向;流向(xiang)的判斷(duan)由🧑🏽🤝🧑🏻變送(song)器的輸(shu)出值得(de)出,測得(de)介質流(liu)向正向(xiang)流那♉台(tai)變送器(qi)輸出電(dian)流大于(yu)4mA,另一台(tai)輸出電(dian)流等于(yu)4mA。控制系(xi)統通過(guo)對流向(xiang)的判斷(duan),分别對(dui)兩個方(fang)🛀🏻向的流(liu)量進行(hang)累計。
3.3短(duan)直管段(duan)流量測(ce)量
在工(gong)程應用(yong)中,由于(yu)受工藝(yi)流程、場(chang)所等因(yin)素的限(xian)制💋,工👌藝(yi)管😄道上(shang)流量計(ji)的直管(guan)段往往(wang)很短;對(dui)于價格(ge)昂貴的(de)工藝管(guan)道,設計(ji)時應盡(jin)量縮短(duan)工藝管(guan)道🈲。标準(zhun)孔♋闆等(deng)節流件(jian)的安裝(zhuang)一🥰般要(yao)求前10D後(hou)5D,若工藝(yi)直管段(duan)不能滿(man)足要求(qiu)則測量(liang)精度會(hui)受到影(ying)響。如果(guo)采用平(ping)衡流量(liang)計,不僅(jin)可在前(qian)2D後2D的情(qing)況下保(bao)證精度(du),還可大(da)大節約(yue)貴金屬(shu)管道材(cai)料。
3.4大口(kou)徑流量(liang)測量
在(zai)鋼鐵.焦(jiao)化行業(ye)中的高(gao)爐煤氣(qi)、焦爐煤(mei)氣的流(liu)量🏃♂️計量(liang)中,這❌類(lei)🌈介質的(de)工藝管(guan)道口徑(jing)一般在(zai)DN1000左右。其(qi)他常用(yong)的大口(kou)徑流量(liang)測量裝(zhuang)置如插(cha)人式文(wen)丘裏管(guan)、威力巴(ba)等都👈普(pu)遍存💋在(zai)一些不(bu)足之處(chu),如直管(guan)道🈲要求(qiu)長:前30D後(hou)15D甚至更(geng)長;精度(du)低:在直(zhi)管段達(da)不到要(yao)♻️求時,難(nan)以優于(yu)士5%;輸出(chu)差壓小(xiao):約100Pa等。在(zai)平衡流(liu)量計上(shang),通過增(zeng)加開孔(kong)數量,即(ji)使在直(zhi)管短、壓(ya)力低的(de)工況下(xia),也能保(bao)證測🈲量(liang)精度,同(tong)時降低(di)壓力損(sun)失。通過(guo)采用多(duo)對取壓(ya)孔的🈲取(qu)壓形式(shi),.實現冗(rong)🔱餘取壓(ya)，能夠有(you)效防止(zhi)取壓孔(kong)的堵🙇♀️塞(sai),是大口(kou)徑流量(liang)測量的(de)理想選(xuan)擇。
3.5高爐(lu)煤氣的(de)流量測(ce)量
平衡(heng)流量的(de)結構特(te)點非常(chang)适合測(ce)量高爐(lu)煤氣。平(ping)衡流量(liang)計從設(she)計上減(jian)少了紊(wen)流剪切(qie)力和渦(wo)流的形(xing)成⛱️,從而(er)🚶♀️大大降(jiang)低了滞(zhi)留死區(qu)的形成(cheng);節流件(jian)開孔不(bu)易堵塞(sai),保證髒(zang)氣💔體可(ke)以😍順利(li)通過多(duo)個孔,多(duo)個小孔(kong)流🌈速很(hen)高,有抽(chou)氣沖刷(shua)效果,減(jian)少了流(liu)通孔🔞被(bei)堵塞的(de)機會。
此(ci)外,在高(gao)溫高壓(ya)流量測(ce)量、低溫(wen)氣體流(liu)量測量(liang)等流量(liang)‼️檢測中(zhong),平衡流(liu)量計也(ye)有着廣(guang)泛的應(ying)用。
4結束(shu)語
平衡(heng)流量計(ji)的計量(liang)原理和(he)其獨特(te)的性能(neng),使之提(ti)高了測(ce)量精度(du),有利于(yu)物料的(de)計量和(he)成品率(lü)的提高(gao);直管段(duan)要求低(di),節省了(le)一次投(tou)資;永久(jiu)壓力損(sun)失🐪低,降(jiang)低🏃了運(yun)行能耗(hao),寬的量(liang)程比和(he)長期的(de)穩定性(xing)是現場(chang)正确測(ce)量的保(bao)證。通過(guo)✌️在鋼鐵(tie)、石化等(deng)企業🥵的(de)成功應(ying)用,平衡(heng)流量計(ji)将會成(cheng)爲一個(ge)非常合(he)适的具(ju)有實用(yong)價值的(de)流量檢(jian)測儀表(biao)。
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