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  行业资讯
平衡流量计对传统节流装置进行极大改进差压式流量仪表
2012-3-17 13:44:12

平衡流量计是第三代节流装置,是美国国家航空航天局(NASA)下属马歇尔航空飞行中心(NASA-MSFC)针对航天飞机的主发动机液氧测量而设计发明的一种新型流量计,称为平衡流量计。这种流量计的测量精度是传统节流装置的5~10倍,流动噪声降低到1/15,永久压力损失约为1/3,压力恢复快2倍,最小直管段可以小于0.5D,没有活动的部件,安装和使用非常方便简单,可省去大直管段,大大减少流体运行所需的能量消耗,是一种具有广阔应用前景的节能仪表。
      平衡流量计对传统节流装置进行了极大的改进,将节流原理由边缘节流改为平衡节流,是一种革命性的差压式流量仪表。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。
       平衡流量计巧妙的设计在于将多孔整流器和测量孔板合二为一,能最大限度地将流场平衡调整成理想状态,从而将差压式流量计的优势发挥到极至。由于有航天巨额科研经费的支持,2000年~2004年,NASA和QMC已经组织大量流量技术专家,投资一千万美元,对平衡流量计进行了大量试验,约10万组流量测量数据反映出测试结果良好,产品性能令人欣慰。平衡流量计几乎适用于所有流体测量,是流体测量技术的一场革命,其加工、制造安装可以像孔板一样实现标准化,检定同样容易实现干标,有望成为节流装置新的国际标准。NASA已经于2004年获得产品发明系列专利,并于2006年获得总统颁发的发明大奖。
      传统节流装置只有一个流通孔径,节流后使流体失去了理想状态;而平衡流量计有多个函数孔径,能最大限度地把流场平衡整流成理想流体,从而将差压式流量计的优势发挥的淋漓尽致。平衡流量计几乎适用于所有流体测量,是流体测量技术的一场革命,目前平衡流量计已经广泛应用到石油、化工、冶金、电力、天然气、水处理等行业。

产品原理
  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;用测出差压值根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殊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,形成近似理想流体,通过取压装置,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。

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1/15

3、永久压力损失是标准孔板的1/3

4、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

平衡流量计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,尤其是特殊昂贵的材料的管道。

三、减少永久压力损失

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,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。

五、可直接替换孔板

其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。

六、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107;β值可选0.25~0.90。

七、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。

八、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。

九、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,各种混合气体(如瓦斯、沼气、煤气等等)、各种低温气体(如LNG、液氮、液氧、液氩、液氢、液氯、液化乙烯、液化石油气等等)、气液两相介质(如湿气)、浆料、多相水流、震动水流、电磁干扰介质和双向流(因为平衡流量计左右完全对称)。

技术指标:
  管径范围:DN15~DN3000

  精度:±0.3%、±0.5%、±1%

  直管段要求:0.5D~2D

  永久压损:孔板的1/3~1/4

  量程比:10:1,合适的工况数据可以做到更宽。

  重复性:0.1%

  Re范围:200~107

  β范围:0.25~0.9

  温度范围:金属管道能承受的温度,最高可达850℃。

  压力范围:金属管道能承受的压力,最高可达42MPa。

  耐脏污:特殊的设计和计算

  可以测量双向流