摘要(yao):介紹了(le)平衡流(liú)量計
的(de)測量原(yuan)理和主(zhu)要特點(dian),分析了(le)平衡流(liú)量計在(zài)實際工(gōng)程中🌈的(de)😄應用。
引(yin)言
流量(liang)是過程(chéng)控制五(wǔ)大參量(liàng)(流量、壓(ya)力、溫度(du)、物位、成(cheng)🍉分🧑🏾🤝🧑🏼分析(xī)🈲)中的主(zhǔ)要參量(liàng)。由于介(jiè)質和工(gōng)況的複(fu)雜性,使(shǐ)得流量(liang)測量🚶♀️裝(zhuang)置種類(lèi)繁多,主(zhǔ)要指标(biao)測量精(jīng)度⛷️.重複(fú)性、量程(chéng)比、直管(guan)段、永久(jiǔ)壓損等(deng)各有千(qian)秋。以孔(kong)💰闆、噴咀(ju)、文丘裏(lǐ)爲代表(biǎo)的傳統(tong)差壓節(jie)流裝置(zhi)曆史悠(you)久、結構(gòu)簡單、牢(lao)固、性能(neng)穩定可(kě)靠,并且(qie)得到了(le)國際标(biāo)準化組(zu)織的認(rèn)可,是全(quan)世🈲界通(tōng)用的。然(ran)而,由于(yu)設計的(de)曆🏒史局(ju)限性,以(yǐ)孔闆爲(wèi)代表的(de)傳統節(jiē)流裝置(zhì),明顯存(cun)在量程(chéng)比小、精(jīng)度低、永(yong)久壓損(sǔn)大、直管(guǎn)段要求(qiu)高、需🥰要(yào)進行磨(mo)損更換(huan)等👣缺點(diǎn)。本文介(jiè)紹的平(píng)🤞衡流量(liàng)計對傳(chuán)統節流(liu)裝置進(jìn)行了極(ji)大的改(gǎi)進,将⛱️節(jie)流原理(li)由邊緣(yuán)節流改(gai)爲💁平衡(héng)節流,是(shì)一種革(ge)命性的(de)差壓式(shì)流量儀(yí)表,因其(qí)卓越🔞的(de)性能,在(zài)實際工(gong)✊程中有(yǒu)廣泛的(de)應用前(qián)景。
1測量(liang)原理
平(ping)衡流量(liang)計(BFM)的工(gong)作原理(li)與其他(ta)差壓式(shì)流量計(jì)-樣🈲,都是(shì)基于伯(bo)努利能(neng)量守恒(héng)定律。節(jie)流裝置(zhì)是一個(ge)多孔🐆的(de)圓盤節(jie)流整流(liu)器🔱,安裝(zhuang)在管道(dào)的截面(miàn)上,每個(gè)孔的☂️尺(chi)寸和分(fen)布基于(yú)獨特的(de)公式和(hé)測試數(shù)據定制(zhì),稱爲函(han)數孔。當(dāng)流體穿(chuan)過圓盤(pan)的函數(shù)孔時，流(liu)體将被(bei)平衡調(diao)整,渦流(liú)被最小(xiǎo)化,形成(chéng)🔞近似理(lǐ)想流🔱體(tǐ),通過常(cháng)規取壓(yā)裝置,可(ke)獲得穩(wěn)定的差(chà)壓信号(hao),根據伯(bo)努利方(fāng)程計算(suan)出體積(ji)流量、質(zhi)量流量(liang)。計算體(ti)積流量(liàng)的公式(shì)如下🤟
式(shì)中qv爲體(tǐ)積流量(liang),m3/s;C爲流出(chu)系數;ε爲(wèi)氣體可(ke)膨脹系(xì)數;△P爲差(chà)壓值,Pa;d爲(wèi)BFM節流孔(kong)直徑,m;ρ爲(wèi)介質密(mì)度,kg/m3;β爲等(deng)效徑比(bǐ)，節流✍️孔(kong)直🌈徑與(yu)管道内(nèi)徑之比(bǐ)。
2主要特(tè)點
2.1測量(liang)精度高(gāo)
由于平(píng)衡流量(liang)傳感器(qì)具有多(duo)孔結構(gou)的特點(diǎn),能對流(liu)場進行(háng)🐕平衡，降(jiang)低渦流(liu)、振動和(hé)信号噪(zào)聲,流場(chang)穩定性(xìng)大大🌍的(de)提高,表(biǎo)體采用(yong)特制的(de)精密管(guan)道和專(zhuān)用取壓(ya)裝置,使(shǐ)精度比(bi)傳統節(jie)流裝置(zhi)提升了(le)5~10倍。
2.2直管(guan)段要求(qiu)低
平衡(heng)流量傳(chuán)感器能(neng)将流場(chǎng)平衡調(diào)整穩定(dìng),且壓力(lì)恢複比(bǐ)傳統節(jiē)流裝置(zhì)快兩倍(bei),大大所(suǒ)短了對(dui)直管段(duàn)的要求(qiu)。大多🔆數(shu)情況下(xia),其前後(hòu)直管段(duan)爲前2D後(hou)1D,最小0.5D.
2.3永(yǒng)久壓力(lì)損失低(dī)
平衡流(liu)量計多(duo)孔對稱(cheng)的平衡(heng)設計,減(jian)少了渦(wo)流的形(xing)成和紊(wěn)流摩擦(ca),降低了(le)動能損(sun)失,在同(tong)樣的測(ce)量✨工況(kuàng)下,與傳(chuan)統節流(liú)裝置🍉相(xiang)比減少(shǎo)了2.5倍的(de)永久壓(yā)力損失(shi),接近文(wen)丘裏管(guan)🏃♀️,從而節(jiē)省了相(xiang)當大的(de)運行✌️能(neng)量成本(ben)。
2.4量程比(bǐ)寬
與傳(chuán)統節流(liu)裝置相(xiàng)比,平衡(héng)流量計(jì)極大提(ti)高了測(cè)量🤩量🏃♂️程(chéng)比。研究(jiū)結果顯(xiǎn)示:雷諾(nuò)數大于(yu)50000時,選擇(ze)合适的(de)孔徑參(can)數,平😄衡(héng)流量傳(chuan)感器量(liang)程比不(bú)受限制(zhi)。根據工(gōng)業測量(liang)實際應(ying)用需要(yao)，常規測(cè)量量程(cheng)比爲10:1,10:1以(yǐ)上可以(yi)用多個(ge)變送器(qi)分段測(cè)量,可使(shǐ)量程比(bi)達到30:1,50:1或(huo)更高。
除(chú)了上面(miàn)介紹的(de)一些特(te)點外,平(píng)衡流量(liàng)計還具(jù)有重複(fú)性和長(zhang)💜期穩定(dìng)性好、耐(nai)髒污.不(bú)易堵、測(cè)量範圍(wei)寬、适用(yong)範💔圍廣(guǎng)等特點(diǎn)。
3平衡流(liú)量計的(de)應用
由(yóu)于平衡(héng)流量計(jì)繼承了(le)傳統節(jiē)流裝置(zhì)的全部(bu)優點,回(hui)避了大(da)部分缺(quē)點,又在(zài)測量性(xìng)能上有(yǒu)質的飛(fēi)躍。平衡(heng)流量計(ji)可以産(chǎn)生與孔(kǒng)闆接近(jin)的較大(dà)差壓，便(biàn)于信号(hao)測量;同(tóng)時又可(ke)以使壓(ya)損降至(zhi)最小，節(jiē)能降耗(hào),可以覆(fu)蓋90%的流(liú)量測量(liàng)點🐉。其典(dian)型應用(yòng)安裝圖(tú)如圖3所(suǒ)示。
3.1大量(liang)程比流(liú)量測量(liàng)
在一些(xiē)工業應(yīng)用場合(he),常需要(yào)大量程(cheng)比的流(liu)量測量(liàng)。如蒸汽(qi)管網的(de)貿易結(jie)算計量(liang),化工行(hang)業工藝(yì)寬量程(chéng)比的流(liu)量測量(liang),一些流(liu)體的流(liú)量變化(huà)變化範(fan)圍很大(dà),常常大(da)于3:1,一些(xie)應用可(kě)達6:1及以(yi)上,天然(ran)氣貿易(yi)結算時(shí)的隻程(cheng)比可達(da)10:1或更高(gao)。常規的(de)♉流量儀(yí)如孔闆(pan)的量程(chéng)比隻有(you)3:1,無法實(shí)現大最(zui)程比測(ce)量的要(yao)求。而平(píng)衡流量(liàng)計由于(yú)寬雷諾(nuo)數範圍(wei)和寬量(liàng)㊙️程比,可(ke)以實現(xiàn)大量程(chéng)比的正(zhèng)确測量(liàng)。
3.2雙向流(liú)量測量(liang)
平衡流(liú)量計節(jiē)流裝置(zhì)的上下(xia)遊完全(quán)對稱,沒(mei)有标準(zhǔn)孔✌️闆的(de)下遊斜(xie)角,因此(cǐ)可作爲(wei)雙向流(liu)體測量(liàng),完全解(jiě)決了特(tè)殊工況(kuàng)時雙向(xiàng)流介質(zhì)的測量(liang)難題。其(qi)☁️測量原(yuán)理及連(lian)接示意(yì)圖如圖(tú)🏃🏻♂️4所示。
采(cǎi)用2台差(cha)壓變送(song)器
進行(háng)差壓的(de)測量時(shi),差壓變(bian)送器的(de)正負壓(yā)側與流(liu)量計的(de)引壓♋口(kǒu)連接,一(yī)組爲正(zheng)向,一組(zu)爲反向(xiang);流向的(de)判斷由(yóu)變送器(qi)的輸出(chū)值得出(chū),測得介(jiè)質流向(xiang)正向流(liú)那台變(biàn)送器輸(shu)出電流(liú)大✍️于4mA,另(ling)一台輸(shu)出電流(liú)等于4mA。控(kong)制⛹🏻♀️系統(tǒng)通過對(dui)流向的(de)🔞判斷,分(fèn)别對兩(liǎng)個方向(xiàng)的流量(liàng)進行累(lei)計。
3.3短直(zhí)管段流(liu)量測量(liang)
在工程(chéng)應用中(zhōng),由于受(shou)工藝流(liú)程、場所(suo)等因素(su)的限制(zhì),工藝管(guan)道✌️上流(liú)量計的(de)直管段(duan)往往很(hěn)短;對于(yú)價格昂(ang)貴的工(gōng)藝管道(dào),設計🔞時(shí)應盡量(liàng)縮短工(gong)藝管道(dao)⭐。标準孔(kong)闆等節(jiē)流件的(de)㊙️安裝一(yī)般要求(qiu)前10D後5D,若(ruò)工藝🛀🏻直(zhí)管段不(bu)能滿足(zu)要求則(zé)測量精(jing)度會受(shòu)到影響(xiǎng)。如果采(cǎi)用平衡(heng)流量計(jì),不僅可(ke)在前2D後(hòu)2D的情況(kuàng)下保證(zheng)精度,還(hái)可大大(dà)節約貴(gui)金屬管(guǎn)道材料(liào)。
3.4大口徑(jing)流量測(cè)量
在鋼(gāng)鐵.焦化(hua)行業中(zhong)的高爐(lu)煤氣、焦(jiao)爐煤氣(qi)的流量(liàng)計量🈚中(zhong),這類♈介(jiè)質的工(gōng)藝管道(dào)口徑一(yī)般在DN1000左(zuo)右。其他(ta)常用的(de)大口徑(jìng)流🚶♀️量測(cè)量裝置(zhì)如插人(ren)式文丘(qiu)裏管、威(wei)力巴等(deng)都普遍(bian)存㊙️在一(yī)些不足(zu)之處,如(rú)直管道(dao)要求長(zhang):前30D後15D甚(shen)至更長(zhang);精度低(dī):在直管(guǎn)段達不(bu)到要💚求(qiú)時,難以(yǐ)優于士(shi)5%;輸出差(chà)🏃壓小:約(yue)100Pa等。在平(ping)衡流量(liang)計㊙️上,通(tong)過增加(jiā)開孔數(shù)量,即使(shi)在直管(guǎn)短、壓力(lì)低的工(gōng)況下,也(ye)能保證(zheng)測🌍量精(jīng)度,同時(shí)降低壓(ya)力損失(shi)。通過采(cai)用多對(duì)取壓孔(kong)的取壓(ya)形式,.實(shí)現冗餘(yú)取壓，能(neng)夠有效(xiào)防止😘取(qǔ)壓孔的(de)堵塞,是(shì)大口徑(jìng)流量測(ce)量的理(li)💋想選擇(zé)。
3.5高爐煤(mei)氣的流(liu)量測量(liang)
平衡流(liú)量的結(jié)構特點(diǎn)非常适(shi)合測量(liang)高爐煤(mei)氣。平♍衡(héng)流💰量計(jì)從設計(jì)上減少(shǎo)了紊流(liú)剪切力(li)和渦流(liú)的形成(chéng)💛,從而🔞大(dà)大🔞降低(di)了滞留(liu)死區的(de)形成;節(jie)流件開(kai)孔不易(yì)🏃♀️堵塞,保(bǎo)證髒氣(qì)體可以(yi)順利通(tong)👄過多個(gè)孔,多個(ge)小孔流(liú)速很高(gāo),有抽氣(qì)沖刷⛱️效(xiào)果,減少(shǎo)🐅了流通(tōng)孔被堵(du)塞的機(ji)☁️會。
此外(wai),在高溫(wēn)高壓流(liú)量測量(liang)、低溫氣(qi)體流量(liàng)測量等(deng)流📧量檢(jian)測中,平(ping)衡流量(liang)計也有(you)着廣泛(fàn)的應用(yong)。
4結束語(yu)
平衡流(liu)量計的(de)計量原(yuán)理和其(qí)獨特的(de)性能,使(shǐ)之提高(gao)了測量(liang)精度,有(yǒu)利于物(wu)料的計(jì)量和成(cheng)品率的(de)提🔱高;直(zhi)管段要(yao)求低,節(jiē)省了一(yī)次投資(zī);永久壓(yā)力損失(shī)低,降低(di)了運行(hang)能耗,寬(kuān)的量程(chéng)🍓比和長(zhǎng)期的穩(wen)定性🏃♀️是(shi)現場正(zhèng)确測量(liàng)的保證(zheng)。通過❤️在(zài)鋼鐵、石(shi)化等企(qi)業💚的成(chéng)功應用(yong),平衡流(liu)量計将(jiang)會成爲(wei)一個非(fēi)常合适(shi)💛的具有(you)實用價(jia)值的流(liu)量檢測(ce)儀表。
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