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多孔平衡流量计原理及应用优势

点击次数:161  发布时间:2020-06-11

常用的蒸汽流量计的种类有很多,其中孔板流量计、喷嘴流量计、文丘里流量计为代表的传统差压式流量计由于结构简单、安装牢固、性能稳定可靠,是目前世界通用的检测仪表。但是传统差压式流量计存在精度低、永jiu压力损失大等缺点,并且直管段要求较长,一般在实际应用中难以满足,尤其对较大的管径而言,问题更加突出,新型的多孔平衡流量计可解决这个问题。

平衡流量计原理

平衡流量计工作原理与其他差压式流量计一样,都是基于伯努利能量守恒定律,节流装置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基于独特的公式和测试数据定制,称为函数孔。当流体穿过圆盘的函数孔时,流体将被平衡调整,涡流被最小化,形成近似理想的流体,通过常规取压装置,可获得稳定的差压信号,根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量,计算体积流量的公式如下:

式中:

qv为体积流量,m3/s;

C为流出系数;

ε为气体可膨胀系数;

△P为差压值,Pa;

d为平衡流量计节流孔板直径,m;

ρ为介质密度,kg/m3

β为等效径比,节流孔板直径与管道内径之比。

 

多孔平衡流量计是一种高精度差压式流量计,是在标准孔板流量计的基础上研发出的新型流量测量仪表。传统孔板流量计只有一个流体节流孔,节流后流场平衡难以达到理想状态,而多孔平衡流量计设计有多个函数孔,能最大限度地将流场平衡调整为理想状态。

多孔平衡流量计和孔板流量计流场分布图:

多孔平衡流量计整流效果好,有效消除涡流及压力损失。

标准节流装置产生大量涡流和动能损失,压损大。

 

多孔平衡流量计与传统差压式流量计一样,由引压管、差压变送器、流量传感器组成,具有以下优势特点:

(1)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。

(2)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,尤其是特殊昂贵材料的管道。
(3)减少永jiu压力损失

多孔对称的平衡设计,减少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,与孔板相比减少了2.5倍的永jiu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。
(4)耐脏污不易堵
多孔对称的平衡设计,减少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,保证脏污介质顺利通过多个孔,减小了流体孔被堵塞的机会。
(5)可直接替换孔板
平衡流量传感器与孔板具有相同的使用方法和外形,因此可以直接进行替换,不需要任何配管的变化和相关仪表的更改,很适合全厂能源计量改造中将孔板改为平衡流量计。
(6)流量测量范围宽
根据试验结果,我们了解到:平衡流量计的性能,使其流速可以从最小到音速;其最小雷诺数可低于200,最大雷诺数大于10 7;β值可选0.25~0.90。
(7)长期稳定性好
由于其紊流剪切力的明显减小,大幅度降低了介质与节流件直接的摩擦,其β值长期保持不变,整个仪表无可动部件,因此可以长期保持稳定性。
(8)可测高温高压介质 
与孔板等节流装置一样,工作温度压力取决于管道和法兰的材质和等级,工作温度可达850℃,工作压力可达42MPa。
(9)可测复杂工况介质
由于其特殊的结构设计,使其具有特殊的性能,它可以进行气液两相、泥浆,甚至固体颗粒测量。平衡流量可以测双向流。

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