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  行业资讯
平衡流量计线性度高重复性好
2012-2-16 10:15:09

平衡流量计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)。

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

 


  差压式流量计[1]应用非常广泛,标准节流装置是流量计选用优先考虑的仪表。目前,节流式差压流量计可选用的节流元件通常为孔板、喷嘴、文丘里管、均速管、机翼等。其中,孔板和喷嘴的节流原理是边缘节流;文丘里管的节流原理是缩管节流;均速管的节流原理是双腔节流;机翼的节流原理是机翼式节流。每一种节流元件都有其优势和弊端,设计人员流量计生产厂家要根据需要选择一种更加适合工况的节流元件。随着技术的进步,节流元件的不断改进,一种平衡差压节流装置已经通过试验并逐步应用到石化装置中。采用这种节流元件的流量计被称为平衡流量计,该技术是由美国国家航空航天局马歇尔航空飞行中心设计发明,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。

平衡流量计的性能优势

  平衡流量计是一种革命性的差压式流量仪表[2],其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。下面将详细阐述平衡流量计的性能特点。 平衡流场和减少涡流,现今大量使用的标准节流装置,由于只有一个流通孔,孔两边的死区产生大量的涡流,消耗流体的动能,会导致很大的永久压力损失;随机和杂乱涡流所形成的噪声引起取压点信号波动,使测量线性度和重复性降低;一个孔的结构,需要很长的直管段来整理流场和恢复压力。平衡流量计通过多孔圆盘节流整流器,能巧妙实现流体平衡测量,明显减少涡流的形成、降低死区效应、减少流体动能的损失,降低涡流带来的取压点信号波动, 减少永久压力损失,平衡流量计多孔对称的平衡设计,减少了涡流的形成和紊流摩擦,降低了动能损失,在同样的测量工况不降低差压值的情况下,可比传统节流装置减少2.5倍的永久压力损失,从而降低了较大的运行能量成本,是一种节能型仪表。直管段要求低、方便测量双向流.平衡流量计能将流场平衡调整稳定,且压力恢复比 液体涡轮流量计传统节流装置快两倍,大大缩短了对直管段的要求。大多数情况下直管段可以小至0.5D,采用平衡流量计可以省去大量直管段,尤其是特殊昂贵材料的管道。另外,平衡流量计左右完全对称,因此可以十分方便地测量双向流。其他性能优势.a)测量精度高、范围宽。由于平衡流量计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,表体采用特制精密管道和专用取压装置,使线性度比传统节流装置提升了5~10倍。经过实流标定,精度可达±0.3%~±0.5%,适用于贸易计量场合;几何尺寸检验,精度可达±0.5%~±1.0%,适用于过程控制场合。根据实验结果,通过平衡流量计的流速可达到音速;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。量程比宽、重复性和长期稳定性好。与传统节流装置相比,平衡流量计极大地提高了测量量程比。美国研究结果显示:雷诺数大于5×104时,选择合适的孔径参数,平衡差压节流装置量程比无上限。根据工业测量实际应用需要,常规测量量程比为10∶1,选择合适的参数,可以做到30∶1,50∶1或更高。平衡流量计能将流场平衡稳定,使重复性大大提高,可达0.1%。平衡差压节流装置多个流通孔分散受力,无锐角磨损,其β值可长期保持不变,长期稳定性非常好;整个仪表无可动部件,使用寿命比传统压力校验台节流装置延长5~10倍。耐脏污不易堵、适用范围广。平衡流量计的多孔对称的平衡设计,减少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,减少了流体孔被堵塞的机会。平衡流量计工作温度、压力取决于管道和法兰的材质和等级,分别可达850℃,42MPa。适合气液两相、浆料,甚至固体颗粒测量。平衡流量计与其他差压节流装置的对比结合以上介绍的性能特点,可以对平衡流量计和其他差压节流装置进行一下比较.平衡流量计的应用及结论,2007年8月在广石化5Mt/a常减压装置改造中,采用了美国A+K平衡流量计用于进出装置的气体计量,经过几个月的使用证明,该产品读数稳定,精度高,量程比大,压损小,与其他传统的差压式流量计相比,性能有显著提高。
通过电磁流量计厂家对平衡流量计的性能分析,可以看出平衡流量计是一种新型流量计。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1/5,永久压力损失约为1/3,压力恢复快2倍,最小直管段可以小至0.5D,没有活动部件,安装和使用非常方便简单,可省去大量直管段,大大减少流体运动的能量消耗,是一种具有广泛应用前景的节能仪表。现在,平衡流量计已经广泛应用到美国天然气、炼油、气体行业、化工厂、钢铁厂、发电厂和制药厂。2006年底,A+K平衡流量计导入中国市场,进行大规模推广。