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平衡流量计

2024-05-30

平衡流量计是一种较为特殊的差压式流量仪表,其设计和研发源于2003年美国航天飞机主发动机测液氧流量计,由美国NASA采用流量仿真技术实现。该流量计具有独特的等雷诺数、增加节流件厚度和加工精度的特点,使得其流动性能接近文丘里,且构造简洁、安全。平衡流量计通过其巧妙的结构设计,能够在最短的直管段要求下,用相对较小的永久压损换来较大的稳定差压,实现高精度长期稳定测量。

平衡流量计的工作原理主要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。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都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,进而根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。

与传统节流装置相比,平衡流量计具有以下几个显著优势:

  1. 测量精度高:平衡流量传感器具有多孔结构的特点,能够对流场进行平衡,降低涡流、振动和信号噪声,使得流场稳定性大大提高。表体采用特制的精密管道和专用取压装置,使得精确度比传统节流装置提升了5-10倍。经过实流标定,传感器精确度可达±0.3%、±0.5%,适用于贸易计量场合。
  2. 直管段要求低:平衡流量传感器能将流场平衡,调整稳定,且压力恢复比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~2D,尤其对于特殊或昂贵的管道,采用平衡流量计可以省去大量的直管段。
  3. 永久压力损失低:平衡流量计的对称平衡设计减少了涡流的形成和紊流摩擦,降低了动能的损失。在同样的工况下,与传统节流装置比较,压力损失减少了70%,接近文丘里管,从而节省了相当大的运行成本。
平衡流量计

平衡流量计选型

在选择平衡流量计时,需要考虑以下几个要点:

  1. 测量介质特性:需要考虑介质是否腐蚀性、是否易于结垢、是否易于析出、是否易于滞留等,这将影响到应选择的材料和类型。
  2. 流量范围和准确度要求:根据需要测量的流量范围以及所需的准确度来确定合适的平衡流量计型号。
  3. 流量计输出信号要求:输出信号形式包括模拟信号、数字信号、脉冲信号等,在应用过程中需根据具体场景选择合适的信号输出方式。
  4. 环境条件限制:需要考虑工作温度、气候状况、防爆等因素,以便选择适合的平衡流量计。

总之,平衡流量计作为一种高精度、低直管段要求的流量测量仪表,在石油、化工、天然气、电力等行业具有广泛的应用前景。在选型时,需要根据具体的应用场景和需求,综合考虑测量介质特性、流量范围和准确度要求、输出信号要求以及环境条件限制等因素,选择适合的型号和规格。

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