平衡流量计原理及应用
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平衡流量计的原理及特点流量计技术指标平衡流量计原理平衡流量计是一种革命性的差压式流量仪表,其工作原理与其他差压式流量计一样,都是基于密封管道中的能量转换原理:在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比;用测出差压值依据伯努利方程即可计算出管道中的流量。
平衡流量传感器是一个多孔的圆盘节流整流器,安装在管道的截面上,每个孔的尺寸和分布是基于特别的公式和测试数据而定制的,称为函数孔。
当流体穿过圆盘的函数孔时,流体将被平衡整流,涡流被最小化,形成貌似理想流体,通过取压装置,可获得稳定的差压信号,依据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。
平衡流量计的特点1、测量精度是标准孔板的5~10倍2、流动噪声是标准孔板的1/153、永久压力损失是标准孔板的1/34、压力恢复比标准孔板快2倍5、最小直管段可以小于0.5D一、线性度高、重复性好平衡流量传感器具有对称多孔结构特点,能对流场进行平衡,降低了涡流、振动和信号噪声,流场稳定性大大提高,使线性度比孔板提升了5~10倍,重复性提高了54%,为0.15%,从其综合性能来看,平衡流量计属于高档流量计行列。
5:1量程比时,线性度可达±0.3%;7:1量程比时,线性度可达±0.5%;10:1量程比时,线性度可达±1.0%二、直管段要求低平衡流量传感器由于流场稳定,且压力恢复比孔板快两倍,大大所短了对直管段的要求其前后直管段一般为前3D后1D,最小可以小于0.5D,从而省去大量直管段,尤其是特别昂贵的材料的管道。
三、削减永久压力损失多孔对称的平衡设计,削减了紊流剪切力和涡流的形成,降低了动能的损失,在同样的测量工况下,与孔板相比削减了 2.5倍的永久压力损失,从而节省了相当大的运行能量成本,是一种节能型仪表,值得大量推广。
四、耐脏污不易堵多孔对称的平衡设计,削减了紊流剪切力和涡流的形成,从而大大降低了滞留死区的形成,保证脏污介质顺当通过多个孔,减小了流体孔被堵塞的机会。
平衡流量计原理平衡流量计是一种常用的流体测量仪器,它通过测量流体通过管道时的压力差来确定流体的流量。
其原理是基于流体在管道内的运动特性和流体动能转化的关系,下面我们来详细了解一下平衡流量计的原理。
首先,平衡流量计的工作原理是基于伯努利方程和质量守恒定律的。
当流体在管道内流动时,流体的动能会随着流速的变化而发生改变。
根据伯努利方程,流速越大,动能越大,压力就越小;流速越小,动能越小,压力就越大。
平衡流量计利用这一原理,通过测量管道内两个位置的压力差来确定流体的流量。
其次,平衡流量计的原理还涉及到流体在管道内的流动特性。
当流体通过管道时,会受到管道壁面的阻力作用,这会导致流速的变化,从而影响流体的动能。
平衡流量计通过设计合理的结构和传感器,能够准确地测量流体通过管道时的压力差,从而确定流体的流量。
此外,平衡流量计的原理还与流体的密度有关。
根据质量守恒定律,流体在管道内的流量与流体的密度成正比。
平衡流量计在测量流体流量时,通常需要考虑流体的密度变化对测量结果的影响,以保证测量的准确性。
总的来说,平衡流量计的原理是基于伯努利方程、质量守恒定律以及流体在管道内的流动特性。
通过测量流体在管道内的压力差,结合流体的密度变化,可以准确地确定流体的流量。
这种原理使得平衡流量计在工业生产和科学研究中得到了广泛的应用,为流体测量提供了一种可靠的方法。
以上就是关于平衡流量计原理的详细介绍,希望能够帮助大家更好地理解这一流体测量仪器的工作原理。
平衡流量计作为一种重要的流量测量装置,在工业生产和科学研究中发挥着重要作用,相信随着技术的不断进步,它将会有更广泛的应用前景。
平衡流量计的工作原理引言平衡流量计是一种用于测量流体流量的仪器,多用于工业、制造业等领域。
平衡流量计能够精确地测量流体的流量,并适用于各种介质,如水、气体、油等。
工作原理平衡流量计的工作原理基于质量守恒定律和伯努利方程式。
伯努利方程式是描述理想流体运动规律的方程式,它描述了流体在定常条件下的能量守恒。
当流体通过平衡流量计时,根据伯努利方程式,在平衡流量计的两个测量点之间产生压差。
这个压差与流体的流量成正比。
平衡流量计通常由两个测量管组成,每个测量管都有一个流量管道。
在流体通过平衡流量计时,它将进入第一个测量管的流量管道中,并在管道中流动。
当流体到达第一个测量点时,它的流速会增加。
这会导致伯努利方程式中的压力降低,并产生一个压力下降。
流体继续通过第二个测量管道,到达第二个测量点时,它的流速又会增加。
这会导致伯努利方程式中的压力再次下降,并产生另一个压力下降。
平衡流量计的关键是通过测量这个压差来计算流体的流量。
当流体通过第一个测量点时,它的压力被测量,并通过一系列计算来计算流速。
当流体通过第二个测量点时,它的压力也被测量,并更新了流速计算。
最后,通过使用这些测量数据和伯努利方程式,可以计算出流体的流量。
平衡流量计的优缺点平衡流量计的优点在于它能够适用于各种介质,包括液体、气体和蒸汽等。
它还可以测量广泛的流量范围,并能够在不同的温度和压力下工作。
由于平衡流量计使用数字仪器进行测量,因此精度比传统的机械式计量器更高。
不过,平衡流量计也有其缺点。
首先,平衡流量计价格相对较高,而且需要比其他类型的流量计安装和维护成本较高。
此外,平衡流量计需要传感器和计算机系统进行测量,并且需要使用复杂的软件来计算流体的流量。
应用平衡流量计广泛应用于各种领域,例如食品加工、化学工业、石油和天然气开采、制药、电子、纺织和机械等领域。
在这些领域中,平衡流量计被用来测量和控制流体的流量,以确保生产过程的准确性和稳定性。
除了上述工业应用外,平衡流量计在医疗领域也有广泛的应用。
平衡式孔板流量计工作原理平衡式孔板流量计是一种常用的工业流量测量仪器,它通过测量流体通过孔板时产生的压差来确定流体的流量。
它主要由孔板、差压变送器和流量计组成。
平衡式孔板流量计的工作原理是基于伯努利定律和连续方程。
当流体通过孔板时,由于孔板的存在,流体在孔板两侧产生了压差。
根据伯努利定律,流体的速度越大,压力越低。
因此,流经孔板的流体速度增加,压力降低。
为了准确测量压差,平衡式孔板流量计的孔板上有一对对称的开口,称为孔板孔。
这些孔用于平衡孔板两侧的压力,使得压差测量更加准确可靠。
差压变送器是平衡式孔板流量计的关键组件之一。
它通过测量孔板两侧的压差来确定流体的流量。
差压变送器通常采用压阻式传感器或压电式传感器来测量压差。
当压差发生变化时,传感器会产生相应的电信号,然后将信号送至流量计进行处理和显示。
平衡式孔板流量计的优势在于结构简单、安装方便、维护成本低。
它适用于液体和气体的流量测量,并且具有较高的精度和稳定性。
此外,平衡式孔板流量计还具有较小的压力损失,不会对流体系统产生较大的阻力。
然而,平衡式孔板流量计也有一些限制。
首先,孔板的尺寸和孔径需要根据流体性质、流量范围和所需精度进行合理选择,否则会对测量结果产生较大影响。
其次,由于孔板对流体流动产生一定的阻力,因此在一些要求较高的应用场合,如粘度较大的液体或气体中,可能不适用。
在使用平衡式孔板流量计时,需要注意以下几点。
首先,安装时应保证孔板与管道的对中,以避免孔板与管道之间的间隙影响测量结果。
其次,要定期检查孔板的磨损情况,如发现磨损较大,应及时更换孔板。
此外,还需注意流体的温度和压力变化对测量结果的影响。
平衡式孔板流量计是一种常用的流量测量仪器,通过测量孔板两侧的压差来确定流体的流量。
它结构简单、安装方便、维护成本低,适用于液体和气体的流量测量。
然而,在使用时需要注意合理选择孔板尺寸和孔径,并注意孔板与管道的对中,以保证测量结果的准确性。
平衡流量计工作原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊平衡流量计的工作原理。
你看啊,这平衡流量计就像是一个特别会分配资源的小管家。
它的工作呢,就好像是在一个复杂的交通路口指挥车辆。
想象一下,流体就像是来来往往的车辆,而平衡流量计就是那个站在路口中间的交警。
它要准确地判断每一股流体的流量大小和方向。
平衡流量计里面有一些很巧妙的设计。
它有一些特殊的通道和结构,这些就像是为流体准备的专门通道。
流体在通过这些通道的时候,平衡流量计就能很精准地测量到它们的各种信息。
这就好比是一个聪明的守门员,不管球从哪个方向飞过来,都能稳稳地接住,并且知道球的速度和力量。
而且啊,平衡流量计可厉害啦,它不会被流体的各种奇怪特性给难住。
不管是流速快的,还是流速慢的;不管是干净的,还是有点杂质的,它都能应对自如。
你说它咋这么牛呢?这就是科技的魅力呀!它在工业生产中可发挥了大作用呢!没有它,很多生产过程可能就会变得混乱不堪。
就好像没有了那个厉害的交警,交通肯定会堵塞得一塌糊涂。
咱再想想,要是没有平衡流量计准确地测量流体流量,那生产出来的东西质量能有保障吗?那肯定不行呀!所以说,它就是那个默默守护着生产过程的无名英雄。
平衡流量计就像是一个精准的天平,能把流体的各种情况都平衡好、测量好。
它能让我们清楚地知道流体在管道里是怎么流动的,流量是多少。
这对于我们控制生产过程、保证产品质量,那可太重要啦!朋友们,你们说平衡流量计是不是很神奇?它在我们看不见的地方默默工作,却为我们的生活和生产带来了这么大的帮助。
我们真应该好好感谢这些科技的小奇迹呀!总之,平衡流量计以其独特的工作原理和出色的性能,在各个领域都有着不可或缺的地位。
它让我们对流体的控制更加精确,让我们的生产和生活更加有序和高效。
这就是平衡流量计的魅力所在,不是吗?。
平衡流量计测量原理与特点1、平衡测量原理平衡流量计是基于等雷诺数和动量平衡原理的一种差压式流量计,具有多孔对称的结构,是美国NASA针对航天飞机的主发动机原料液氧测量而设计发明的。
其具有一个中心孔和1~2圈对称的边缘孔,边缘孔的设计基于等雷诺数或动量平衡,通过独特的算法进行设计,是继标准孔板之后的差压式流量计的一个革新型的产品。
多孔的设计使得在节流的同时具有整流的效果,减少了节流装置对直管段的需求,同时减少了流动涡流和噪声,也使得流通性能更好、压损更低、信号更稳定。
平衡流量计孔的加工具有2种方式,常规采用等雷诺数设计的直角切割方式,这是最常规的设计方式。
在直角切割基础上升级的产品加工方式为等雷诺数设计的圆弧入口加工方式,该方式具有更好的流通特性,适用于高雷诺数的测量场合,具有更好的强度、耐磨稳定性和使用寿命。
2、性能特点(1)平衡流量计相关资料显示的传感器精度为±0.50%,按照差压式流量计检定规程JJG 640—2006进行标定,实测结果达到精度要求,根据GB/T 2624.1中系统精度合成方法,其系统精度约为±0.75%,采用拓展不确定度k=2时精度为±1.50%,满足《用能单位能源计量器具配备和管理通则》对气体测量用表2.0级的要求,现场可以使用。
(2)直管段的要求是流量计在工程配置中必须考虑的因素。
由于平衡流量传感器本身可以把管道中不均匀流场调整成相对均匀的流场,大多数情况下2D的直管段即可满足测量需求,缩短了流量计对直管段的要求,利于工艺装置和管路的布局。
(3)COG的管路压力比较低,仅是微正压的状态且输送口径比较大,所以要求在测量差压、开孔和压损之间取得一个较好的平衡点,既可以保证测量的准确性又具有相对较小的压损。
多孔的平衡流量计其压损约为差压的20%~30%,可以很好地获得差压和压损的平衡点,相比标准孔板而言,节省了的运行成本。
(4)COG内含大量焦油,焦油容易吸附在管壁、节流装置死区和流速低的位置,边缘孔的设计使节流装置前后边缘流速增加,减少了死区,保证脏物介质顺利通过流体孔,减少流体孔被堵塞的概率。
平衡流量计与传统孔板流量计的对比流量计是现代工业和实验室中必不可少的设备之一,它通常用来测量流体(通常是液体或气体)通过管道的流量。
在工业应用中,流量计经常被用于监测工业流程的参数,例如在炼油厂中能够用来监测管道中燃料或其他化学物质的流量。
因此,流量计在实现精确的流量测量和生产过程的控制方面发挥着重要作用。
目前常见的流量计主要有两种类型:传统孔板流量计和平衡流量计。
这两种流量计在测量流量的原理和操作上存在很大的不同,因此其具有不同的优缺点,适用于不同的应用场景。
传统孔板流量计孔板流量计是一种最常见的流量计,在许多工业场所得到广泛应用。
传统孔板流量计通过在管道上安装一个孔板,通过孔板的孔径和布置而获得不同的压差信号。
基本原理是使流体通过孔板时,因为孔板阻力作用,使流体速度变化而发生压降,利用压降的变化来计算流量。
孔板流量计的优势在于其结构简单,成本低,适用于中小型管道,广泛应用于水和空气流量测量等场合。
此外,孔板流量计还具有成功运用和验证的历史,在许多领域得到了广泛应用。
然而,孔板流量计也存在一些明显的缺点。
首先,孔板引入的阻力对流体的动能造成损失,从而影响流量计的精度,并且将阻力转化为热能,增加了管道的能耗。
其次,当流体混合物中存在气泡、沉淀物等杂质时,容易造成堵塞或精度变化。
另外,孔板流量计也在一定程度上受到测量范围的限制和噪声的干扰。
平衡流量计平衡流量计是一种相对较新的流量计,它的工作原理是利用扇形流管和差压传感器来测量流量,其特点是在水力阻力较小的情况下进行测量,可以减少能量损失。
平衡流量计具有高精度、低能耗、不易受噪声和杂质干扰等优点。
平衡流量计网通过流量计测量液体或气体并计算出准确的流量,以便进行调节和控制。
当控制系统出现波动时,平衡流量计可以及时调整,使生产管道保持流速稳定,提高管道系统的效率。
此外,平衡流量计可适用于大管径和高流速的场合,能够灵活地适应各种条件。
然而,平衡流量计也存在一些劣势。
平衡流量计的安装注意事项流量计如何操作平衡流量计是一种革命性的差压式流量仪表,其工作原理与其他差压式流量计一样,都是基于密封管道中的能量转换原理:在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比;用测出差压值依据伯努利方程即可计算出管道中的流量。
平衡流量计安装场所的充分条件:1.是应靠近用气部位,场所也要广阔,采光良好,以便于操作与维护和修理。
2.是空气应清洁,灰尘少,相对温度要低一些,自然通风良好,避开靠近散发粉尘的场所,工作环境较差的环境,应加添安装前置空气过滤装置以维护平衡流量计正常运转及零件寿命。
3.是工作的环境温度,冬季应高于0℃,夏季应低于45℃。
由于环境温度愈高,平衡流量计排出空气量愈少。
必要时,应设置通风或降温装置。
4.是平衡流量计组应当单排布置,平衡流量计组之间净距应当在1.5米以上,平衡流量计级与墙之间净距应当在0.8米以上。
平衡流量计安装平衡流量计的准备:1、蜗杆式平衡流量计所产生的振动很小,因此可以不做基础。
但其所放置的地面应平整,且地下应为硬质土壤,地面宜接受混凝土磨平,以避开因地面不平产生振动。
2、为连接管道和维护和修理保养便利,平衡流量计级放于离地面确定高度的混凝土平台上,并在四周与平台之间设置沟槽,以便机组停车、加油或检修时,油、水能从沟槽中流走。
平衡流量计安装压缩空气管道:1、压缩空气管道的压力降不能超过平衡流量计公称排气压力的5%,所以压缩空气管道选用较大的管径,管道宜少转管弯,阀门尽量削减。
2、压缩空气主管道应有10~20度的坡度,以利于排出管道内的凝结水。
3、几台压缩机组共用压缩空气主管道时,则每台压缩机级与主管道之间应设止回阀。
4、平衡流量计级与储气罐之间应设止回阀。
5、平衡流量计组之后假如有储气罐、干燥器等装置时,平衡流量计组宜先连储气罐再连接干燥器。
其实正确安装平衡流量计就是这么简单,大家在安装时只需要按部就班地操作就可以简单、快速、而又正确地安装平衡流量计了。
平衡流量计中文使用说明书平衡流量计中文使用说明书发布时间:2011-7-13 20:19:29平衡流量计中文使用说明书一、概述平衡流量计应用:众所周知,流体在管道中被输送时,往往要流经各种阀门、弯头、三通、异径管等阻流件,流体通过这些阻流件时,会产生各种扰动,影响正常的测量,使流量计带来一定的现场安装附加误差,特别是传统的差压式流量计等更是如此。
而新一代平衡流量传感器巧妙的将整流与测量合为一体,具有明显的稳定流场的作用,最大限度的降低附加误差,使得实际使用精度与理论精度相一致,是一种具有广阔应用前景的新一代差压式流量计,将在天然气、化工、石油、钢铁、发电、造纸、印染、制药等各行各业管道输送流体测量中展现她的身影。
平衡流量计(传感器)主要技术特点如下:1、测量精度高:由于平衡流量传感器实际上是一个流量整流器,能够有效的消除漩涡和改善速度分布畸变,使流场近似理想状态,故测量时,贸易计量精度可达0.3级,常规的测量可达0.5级。
2、量程比宽:由于大口径小流量测量是大多数流量传感器的难题,而平衡流量传感器是多孔结构,选择合适的等效直径比,可偏重于主要测量下限流量又兼顾上限流量,使得常规流量测量量程比为10:1,如果参数选择的合适可提高到30:1或者更高。
3、直管段要求低:一定长度的直管段主要是用来使流体在其中流动时趋于平稳,而平衡流量传感器本身就是一个流动调整器,因此它几乎可直接连接到阀门、三通、弯头等阻流件后,并不影响正常的测量。
4、永久压力损失低:管道中装上流量传感器,由于它的阻流作用不可避免的要产生压力损失,而平衡流量传感器中的多孔结构可分散阻力,有效的减小了涡流的形成和紊流摩擦,从而降低永久压力损失。
5、平衡流量计主要技术参数指标:1、口径:从DN10-----DN30002、精度等级:±0.3%、±0.5%、±1.0%3、重复性:0.1%4、量程比:10:1、30:1(或者更高)5、介质操作温度:<600℃6、介质操作压力:≤25MPa7、永久压力损失(Pa):≤0.31ρV2 ρ—介质密度Kg/m3 V—平均流速 m/s) (8、可测双向流二、平衡流量计工作原理:在充满流体的管道中固定放置一个流通面积小于管道截面积的阻流件(俗称节流装置),则管道内流体在通过该节流装置时就会局部收缩,在收缩处流通面积变小,流速增加,静压降低,因此,在节流装置前后将产生一定的差压,平衡流量传感器也是基于这一原理工作的,它不但能够产生差压,而且由于平衡流量传感器中的节流装置还是一个整流器,所以产生的差压特别的稳定,根据流体力学中的质量守恒定律和能量守恒定律可计算出流体的体积流量和质量流量,如下:q v=K(△P/ρ)1/2或 q m=K(△P·ρ)1/2—体积流量(m3/h);式中:qV—质量流量(kg/h);qm△P—输出差压(kpa);K—流量标定系数;ρ—流体密度(kg/m3)。
新型流量计-平衡流量计原理及应用于文静 何衍庆(华东理工大学,上海,200237)俞旭波 邱宣振 (中国石化集团上海工程有限公司,上海,200120)2004年美国A+FLOWTEK 公司推出第一台A+K 平衡流量计。
它在美国的专利号是10/750628。
该专利技术是由美国航空航天局马歇尔太空中心和A+FLOWTEK 公司共同开发,并经德州A&M 大学确认,已经在美国军用和民用工业得到广泛应用。
平衡流量计被美国航空航天局提名为2006年空间技术的重大发明。
从该公司网站可以查到,该公司在我国的唯一代理厂商是上海科洋科技发展有限公司。
1 基本原理平衡流量计的基本原理是伯努利方程,关键技术是开孔的分布和精确的加工技术。
采用A+FLOWTEK 公司制造图用数控机床进行精确开孔保证流体流动状态达到动量、动能和热焓等性能的平衡,这些性能是标准孔板或仿造产品所无法达到的。
尽管一些仿制产品的外形相似,但由于开孔不精确,不符合制造加工精度要求将会造成测量精度的下降、压损的提高和流出系数的降低。
根据伯努利方程,流体在两点a 和b 的能量保持不变,即:0)2/()(/)(/)(22=--+-+-fb c b b a a c b a b a h g v v g Z Z g p p ααρ对水平管道等特定情况,可简化为:0)2/()(/)(22=-+-c b ab a g v v p p ρ 根据连续性方程,有:m Av Av b a ==)()(ρρ因此,管道中流动截面的变化将引起压头Δp 的改变,压头的改变可通过差压检测元件直接检测,因此,根据截面积的改变和检测到的差压改变,就可确定流过的流体流量。
即:)2/()1()/()2/())/(1()/(/)(4222c b c a b b b a g A m g A A A m p p βρρρ-=-⨯=-因此,孔板的通用流量方程:)1/()(24βρ--=b a a c b o p p g YA C m 对气体,考虑其可压缩性,有超压缩因子Y :γβ/)/1)(35.041.014a b p p Y -+-=(其中,径比β可根据面积比确定。
)1(/1/2S A A a b +==β;2)/))((2(m YA C p p g S a o b a a c -=ρ 同样,对平衡流量计,有流量方程:)1/()(24βρ--=b a a c b o p p g YA C m 超压缩因子Y : 其中,])/(1)[/1(1])/(1[1)/(/24/114/1λλλβλβλγa b a b a b a b p p p p p p p p -----=-)()(径比β与上述计算相同。
根据能量守恒,总动能不变。
有:0]2[22=-+-b a c b a H H Jg u u m 因此,对任何流体,伯努利方程可表示为:]1)([)(22--=bb a a a b a b ac ba A A JH H g A m ρραααρ对于平衡流量计,有动量和动能的修正因子可计算。
但对标准孔板,则由于流体的涡流大,使动量和动能修正因子的计算无法进行,因此,不能实现动能和动量的平衡,使精度降低。
图1是标准孔板和平衡流量计的流路分布。
2 平衡流量计的特点表1和表2是传统流量计和新型流量计性能的比较。
与传统的流量计比较,A+K平衡流量计具有下列特点。
表1 传统流量计性能比较传统差压式流量计容积式流量计涡轮流量计明渠流量计量热式流量计变面积流量计(转子)应用清洁液体、蒸汽和气体清洁、无腐蚀性液体和气体清洁、平稳的中速到高速液体或气体清洁、自由流动的或部分充满管道的溪流已知热容的清洁气体不需要高精度的清洁液体和气体流体液、气、蒸汽液、气液、气液液、气液、气缺点取决于节流件的永久压损,孔板易磨损移动部件容易磨损,移动部件容易磨损,需要清洁流体堰槽容易阻塞,压损与所用技术有关有限地用于液体,低和中等精度低精度,优点成本低众所周知精度高;可测量低流速和粘性流体可靠性和精度高众所周知取决于所用技术的有限的精度测量质量流量低成本,低成本,不需要能源工作原理缩径处的压降与流率的平方成正比流体进入已知容积并排空,根据计数确定流量流率与转子转速成正比液位和高度确定堰槽的流率流率与流体中的热耗散成比例流率显示根据流体提升浮子的高度表2 新型流量计性能比较科里奥利质量流量计电磁式流量计超声流量计涡街流量计多变量差压式流量计平衡式流量计应用清洁的10”以下管道的中、高速液体和气体导电液体,满管无涡流的属性已知的液体或气体清洁、低粘度无涡流中、高速流体清洁气体、液体和蒸汽液体和气体、泥浆、密度确定的两相流,低到高粘度的流体流体液、气、蒸汽液液、气、蒸汽液、气、蒸汽液、气、蒸汽液、气、蒸汽缺点价格高,管道尺寸受限不能测量非导电流体时差法需要相对清洁流体容易受振动影响有插入部件永久压损与节流件有关取决于径比的最小的旋涡优点精度高非插入式,最小的压损非插入式,最小的压损最小压损,精度高降低成本,集成测量有效提高精度和降低压损工作原理质量流量与管的数量有关流率取决于流体流过磁场产生的电压流率取决于超声脉冲传送时间流率与涡街体产生的旋涡数量成比例通过测量压力、温度来推断质量流率与节流件两端压差的开方成正比①永久压损:图2是标准孔板和平衡流量计压力恢复的比较。
从图可见,平衡流量计的永久压损是标准孔板永久压损的二分之一到三分之一。
低差压有利于降低噪声,因此,平衡流量计的噪声比标准孔板要小得多。
图1 标准孔板和平衡流量计的流路分布② 应用流体的极端条件:平衡流量计没有可动部件,选用合适的材料,可适用于极高温度(例如,航天工业应用的高温燃料的温度可达6000℉,约3300℃);应用于极低的温度(极端的低温可达-465℉,约-276℃);高压(约7000psia ,约48MPa )和极端的流体流速(雷诺数大于107)。
它也适用于有振动、两相流体、压损接近零的低速流体等流量的检测。
③ 平衡:在流量计平板上的多孔,其位置和大小是由惟一的方程组确定,使质量流量、体积流量、动能或动量在节流装置的两侧是平衡的。
而标准孔板由于流体形成涡流,使动量和动能的修正无法进行,因此,孔板节流装置两侧的动量和动能等不能平衡。
一些平衡流量计的仿制产品不能满足精度等质量指标的主要原因是没有实现平衡关系式。
④ 直管段:由于平衡流量计集多孔孔板和整流器的功能于一体,因此,其直管段要求大大降低。
一些极端的应用场合,例如,截止阀时,上游侧直管段长度仅5D ,下游侧直管段长度仅3D 。
一般应用时,上游侧直管段长度为1D~3D ,下游侧直管段长度为1D 。
直管段的缩短,极大地有利于工艺配管,也有利于降低成本和节能。
⑤ 精度:采用精确的计算,可对动量、动能和温度等影响进行修正,使平衡流量计的精度大大提高。
一般应用场合,测量范围10:1时,其精度为±0.5%,测量范围3:1时,精度可达±0.3%。
如果,串联非线性补偿环节,其精度可提高更多。
⑥ 流出系数。
正常工况下,标准孔板流出系数为0.61,而平衡流量计流出系数为0.89,接近文丘利管。
根据流出系数的计算公式,流出系数大,有利于降低差压和永久压损。
3 平衡流量计的应用平衡流量计具有高精度和永久压损小等特点,它具有下列应用。
① 作为标准孔板的升级换代产品,以提高测量精度,节能降耗。
【示例一】DN200的蒸汽管道,压力p=1MPa(表压),蒸汽流速v=31.6m/s ,蒸汽单价为0.15元/kg 。
原采用标准孔板,现改用平衡流量计。
根据流速v=31.6m/s ,管道内径和蒸汽在 1 MPa(表压)下的密度,可计算得到蒸汽质量流量为19767kg/h 。
由于平衡流量计仪表精度比标准孔板的精度提高0.7%,以300天/年计算(下同),则因精度提高可少付费用为:19767*0.007*24*300*0.15=149 439元/年。
这表明,由于采用高精度的平衡流量计,该系统每年就可少支付近15万元。
【示例二】电厂锅炉,过量二次风带走大量热量,增加煤耗。
假设烟气温度120℃,空气温度30℃,因二次风量测量精度提高0.7%,按年发电7000小时计算,可以减少煤耗为M*0.24*(120-300)/7000*0.7%,如果发电煤耗为每度电耗煤300克,每度电电价0.40元计算,由于采用平衡流量计,提高测量精度而节省的燃煤和降低的费用如表3所示。
表3 不同发电机组的煤耗降低和费用降低发电机组容量 二次风量(kg/h ) 年煤耗(kg ) 按0.7%测量误差计算产生的年煤耗(kg ) 折算到电价(元) 300 MW 1 920 240 41 477 184 290 340 387 120 600 MW 3 230 000 69 767 996 488 376 651 168 1000 MW4 071 04087 934 464615 541820 722示例说明,对300MW 发电机组,年度节省的电价达38.7万元。
而1000MW 的机组节省的费用为82万元。
相应地,煤耗也有大幅降低,对环境的污染也可降低。
另一方面,二次风量的降低,也降低了二次风变频风机的用电量,产生节能价值。
对大机组,节能效果更明显。
空气流量百分数(%) 压力恢复百分数(%)图2 标准孔板和平衡流量计永久压损的比较②直管段缩短,降低安装空间。
标准孔板需要足够的直管段,以提高测量精度,而平衡流量计所需直管段短,不仅减少了直管段的支出,而且因大大缩小安装空间,降低了投资成本。
③仪表永久压损降低,有利于降低供能设备的供能。
仪表本身是耗能设备,采用平衡流量计代替标准孔板,由于平衡流量计的永久压损是标准孔板的一半到三分之一。
因此,对采用变频泵和风机的应用场合,用平衡流量计代替标准孔板时,可采用PFC 控制变频电动机,降低能耗。
参考文献1 Marshall Space Flight Center, Balanced Flow Meters Without Moving Parts.2 Staff Writers. NASA Marshall Develops Faster Cheaper Fluid Flow Meter.3 Banlanced flow meter by A+Flowtek, PPR-501-1。