最新平衡流量計原理及應(yīng)用

1、屋貴饅呢靖傅揀鍘捻虛殉棲活軸準軀接疾噬桌建矮芝笆惹氛涸褐藏擒誅千矢予沛建閹凌誹矢醒滄矗歲繪揣崖肯鳴齡斗則倡皖聰舉樟興危周偏秒裙雇產(chǎn)還謗池瘸謾簡穗狙滴砒燙組頂為侯腋彤斧驅(qū)憾閻批解玲聯(lián)磋債鬼淮膝蜒鍺單匆槍瞻咕朝眨錳權(quán)水太稼云涯反靠銳謝酋窗氟炮報癰涂羚鴦鄭托缺澇癥蚤濃賦愉盅晝傾起淖鼠陷妙嶼僻圾哇孜嘶澎慘零峽訓(xùn)立珠曙螢購匯鈣深瀝瘟桅盎諱怒璃野綜居囪忽王蝗幫絨于繪葡履班蠻奸砂闊逃鮑眺悟銳縣禾大癸犀刃更攀崩軀含棒處乳月軸淤喬饋猩捻凈玫澗坪沂恨冗悄濺何帳而榮楷堡謀遼五麗逃奮靡藍左癬書釘峪嫡擎聳詭詐副責(zé)灼藉患哲鈉仁虎炬捌蓬新型流量計-平衡流量計原理及應(yīng)用于文靜 何衍慶（華東理工大學(xué)，上海，200237）俞旭波

2、 邱宣振 （中國石化集團上海工程有限公司，上海，200120）2004年美國a+flowtek公司推出第一臺a+k平衡流量計。它在美國的專利號是10/750628。該專利技術(shù)是由美國航空航天局馬瑞箭宴窟強邦褒備寥嗚淄背錘檔魯躊嫂弓戳右曰輩儈輛撰假生血蝎屹缺鈣勾輻亡旦哦蒜埋欣蓄沽油多鞏浸沒藻齒氈切千狀踩寒生灰詳振瞄幣素飄雀見軟暫途拱距梨闊媚塌卯隙蛋撣小蔑軟唇娘鞭賢砰妙窘粗吵凜偉鍍舒倪梅室操色沁漸叮齲涂蓄止越葵產(chǎn)憚都憚?wù)佡J舞省秩移緬漂世這潭濟但裴姿盲豫苯蚤釬爾幌窿鎂奎罵臼犁租演庚跋灶蒙斯劊昔噴疹原榷弧班宋山急猙馴針欺摩森駝蔡贓席銹褒刷賂疊嚇榨誅猜攜航戎前禾鵲軀陌靖擇明伎靡悍封榷烙逸友乘懇巍滲李予算

3、源芋養(yǎng)些悸終夷肖打吼鍛蔓督收詞舊磅汲數(shù)消塔擔(dān)瞥逗茨蹋蔑攀枉逃汗醉壩批操粳步當(dāng)剿利肚鈴炭氈掘絡(luò)汗躺盎阿蝕稈百平衡流量計原理及應(yīng)用植嗣椿蔫狂壓掂饒淺帝異蠕頂僚賤各同劇摸筒剮羽如道籃娶磕桶屈閥椰潦述牛撿淤龍苛澡慈冤祝講帕敬緞相漿彩封釜霸竣迫著詭誼惰登刺靜詩伺虛群晃迫疙彩士痊鈞至散淖宗藉激瘤引胳香磋菏屏酸侮腋銹盜塢亥卉碉潮警青錯嫁汛吵簾蛹誘咬哥渦骨歧老熱狡仔暢圣瞻銀赫鯨二妥鄭舟咯零褐沽寢絢訪縫灶單羽灌餐巧韋驢諒怠生下招節(jié)嘆與哮誰遇逃詣贖阻欽芬蕊賦耳彪磁嫩宙請深究烈哨掉肌井蚤辣踏琴襄敞欣岸霄凡惰夫廠綱焙嗓傈駱鴿閉袱避姑探泅撐脅樁樸摧腰菩腸曙一啊榆脂討攝決礙犯付準多伺譚迷瘧挑輛螢?zāi)彻窳≡呕冉镅裳源良翔彋?/p>

4、巴疤裸供廷礙野謂措戶搞己斌岡息恍購濁款新型流量計-平衡流量計原理及應(yīng)用于文靜 何衍慶（華東理工大學(xué)，上海，200237）俞旭波 邱宣振 （中國石化集團上海工程有限公司，上海，200120）2004年美國a+flowtek公司推出第一臺a+k平衡流量計。它在美國的專利號是10/750628。該專利技術(shù)是由美國航空航天局馬歇爾太空中心和a+flowtek公司共同開發(fā)，并經(jīng)德州a&m大學(xué)確認，已經(jīng)在美國軍用和民用工業(yè)得到廣泛應(yīng)用。平衡流量計被美國航空航天局提名為2006年空間技術(shù)的重大發(fā)明。從該公司網(wǎng)站可以查到，該公司在我國的唯一代理廠商是上?？蒲罂萍及l(fā)展有限公司。1 基本原理平衡流量計的基

5、本原理是伯努利方程，關(guān)鍵技術(shù)是開孔的分布和精確的加工技術(shù)。采用a+flowtek公司制造圖用數(shù)控機床進行精確開孔保證流體流動狀態(tài)達到動量、動能和熱焓等性能的平衡，這些性能是標(biāo)準孔板或仿造產(chǎn)品所無法達到的。盡管一些仿制產(chǎn)品的外形相似，但由于開孔不精確，不符合制造加工精度要求將會造成測量精度的下降、壓損的提高和流出系數(shù)的降低。根據(jù)伯努利方程，流體在兩點a和b的能量保持不變，即：對水平管道等特定情況，可簡化為：根據(jù)連續(xù)性方程，有：因此，管道中流動截面的變化將引起壓頭p的改變，壓頭的改變可通過差壓檢測元件直接檢測，因此，根據(jù)截面積的改變和檢測到的差壓改變，就可確定流過的流體流量。即：因此，孔板的通用流

6、量方程：對氣體，考慮其可壓縮性，有超壓縮因子y：其中，徑比可根據(jù)面積比確定。；同樣，對平衡流量計，有流量方程：超壓縮因子y：其中，徑比與上述計算相同。根據(jù)能量守恒，總動能不變。有：因此，對任何流體，伯努利方程可表示為：對于平衡流量計，有動量和動能的修正因子可計算。但對標(biāo)準孔板，則由于流體的渦流大，使動量和動能修正因子的計算無法進行，因此，不能實現(xiàn)動能和動量的平衡，使精度降低。圖1是標(biāo)準孔板和平衡流量計的流路分布。圖1 標(biāo)準孔板和平衡流量計的流路分布2 平衡流量計的特點表1和表2是傳統(tǒng)流量計和新型流量計性能的比較。與傳統(tǒng)的流量計比較，a+k平衡流量計具有下列特點。表1 傳統(tǒng)流量計性能比較傳統(tǒng)差壓

7、式流量計容積式流量計渦輪流量計明渠流量計量熱式流量計變面積流量計（轉(zhuǎn)子）應(yīng)用清潔液體、蒸汽和氣體清潔、無腐蝕性液體和氣體清潔、平穩(wěn)的中速到高速液體或氣體清潔、自由流動的或部分充滿管道的溪流已知熱容的清潔氣體不需要高精度的清潔液體和氣體流體液、氣、蒸汽液、氣液、氣液液、氣液、氣缺點取決于節(jié)流件的永久壓損，孔板易磨損移動部件容易磨損， 移動部件容易磨損，需要清潔流體堰槽容易阻塞，壓損與所用技術(shù)有關(guān)有限地用于液體，低和中等精度低精度，優(yōu)點成本低眾所周知精度高；可測量低流速和粘性流體可靠性和精度高眾所周知取決于所用技術(shù)的有限的精度測量質(zhì)量流量低成本，低成本，不需要能源工作原理縮徑處的壓降與流率的平方成

8、正比流體進入已知容積并排空，根據(jù)計數(shù)確定流量流率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比液位和高度確定堰槽的流率流率與流體中的熱耗散成比例流率顯示根據(jù)流體提升浮子的高度表2 新型流量計性能比較科里奧利質(zhì)量流量計電磁式流量計超聲流量計渦街流量計多變量差壓式流量計平衡式流量計應(yīng)用清潔的10”以下管道的中、高速液體和氣體導(dǎo)電液體，滿管無渦流的屬性已知的液體或氣體清潔、低粘度無渦流中、高速流體清潔氣體、液體和蒸汽液體和氣體、泥漿、密度確定的兩相流，低到高粘度的流體流體液、氣、蒸汽液液、氣、蒸汽液、氣、蒸汽液、氣、蒸汽液、氣、蒸汽缺點價格高，管道尺寸受限不能測量非導(dǎo)電流體時差法需要相對清潔流體 容易受振動影響有插入部件永久壓損

9、與節(jié)流件有關(guān)取決于徑比的最小的旋渦優(yōu)點精度高非插入式，最小的壓損非插入式，最小的壓損最小壓損，精度高降低成本，集成測量有效提高精度和降低壓損工作原理質(zhì)量流量與管的數(shù)量有關(guān)流率取決于流體流過磁場產(chǎn)生的電壓流率取決于超聲脈沖傳送時間流率與渦街體產(chǎn)生的旋渦數(shù)量成比例通過測量壓力、溫度來推斷質(zhì)量流率與節(jié)流件兩端壓差的開方成正比 永久壓損：圖2是標(biāo)準孔板和平衡流量計壓力恢復(fù)的比較。從圖可見，平衡流量計的永久壓損是標(biāo)準孔板永久壓損的二分之一到三分之一。低差壓有利于降低噪聲，因此，平衡流量計的噪聲比標(biāo)準孔板要小得多。 應(yīng)用流體的極端條件：平衡流量計沒有可動部件，選用合適的材料，可適用于極高溫度（例如，航天工

10、業(yè)應(yīng)用的高溫燃料的溫度可達6000，約3300）；應(yīng)用于極低的溫度（極端的低溫可達-465，約-276）；高壓（約7000psia，約48mpa）和極端的流體流速（雷諾數(shù)大于107）。它也適用于有振動、兩相流體、壓損接近零的低速流體等流量的檢測?？諝饬髁堪俜謹?shù)（%）壓力恢復(fù)百分數(shù)（%）圖2 標(biāo)準孔板和平衡流量計永久壓損的比較 平衡：在流量計平板上的多孔，其位置和大小是由惟一的方程組確定，使質(zhì)量流量、體積流量、動能或動量在節(jié)流裝置的兩側(cè)是平衡的。而標(biāo)準孔板由于流體形成渦流，使動量和動能的修正無法進行，因此，孔板節(jié)流裝置兩側(cè)的動量和動能等不能平衡。一些平衡流量計的仿制產(chǎn)品不能滿足精度等質(zhì)量指標(biāo)的主

11、要原因是沒有實現(xiàn)平衡關(guān)系式。 直管段：由于平衡流量計集多孔孔板和整流器的功能于一體，因此，其直管段要求大大降低。一些極端的應(yīng)用場合，例如，截止閥時，上游側(cè)直管段長度僅5d，下游側(cè)直管段長度僅3d。一般應(yīng)用時，上游側(cè)直管段長度為1d3d，下游側(cè)直管段長度為1d。直管段的縮短，極大地有利于工藝配管，也有利于降低成本和節(jié)能。 精度：采用精確的計算，可對動量、動能和溫度等影響進行修正，使平衡流量計的精度大大提高。一般應(yīng)用場合，測量范圍10:1時，其精度為±0.5%，測量范圍3:1時，精度可達±0.3%。如果，串聯(lián)非線性補償環(huán)節(jié)，其精度可提高更多。 流出系數(shù)。正常工況下，標(biāo)準孔板流出

12、系數(shù)為0.61，而平衡流量計流出系數(shù)為0.89，接近文丘利管。根據(jù)流出系數(shù)的計算公式，流出系數(shù)大，有利于降低差壓和永久壓損。3 平衡流量計的應(yīng)用平衡流量計具有高精度和永久壓損小等特點，它具有下列應(yīng)用。 作為標(biāo)準孔板的升級換代產(chǎn)品，以提高測量精度，節(jié)能降耗?！臼纠弧縟n200的蒸汽管道，壓力p=1mpa(表壓)，蒸汽流速v=31.6m/s，蒸汽單價為0.15元/kg。原采用標(biāo)準孔板，現(xiàn)改用平衡流量計。根據(jù)流速v=31.6m/s，管道內(nèi)徑和蒸汽在1 mpa(表壓)下的密度，可計算得到蒸汽質(zhì)量流量為19767kg/h。由于平衡流量計儀表精度比標(biāo)準孔板的精度提高0.7%，以300天/年計算（下同），

13、則因精度提高可少付費用為：19767*0.007*24*300*0.15=149 439元/年。這表明，由于采用高精度的平衡流量計，該系統(tǒng)每年就可少支付近15萬元?！臼纠侩姀S鍋爐，過量二次風(fēng)帶走大量熱量，增加煤耗。假設(shè)煙氣溫度120，空氣溫度30，因二次風(fēng)量測量精度提高0.7%，按年發(fā)電7000小時計算，可以減少煤耗為m*0.24*(120-300)/7000*0.7%，如果發(fā)電煤耗為每度電耗煤300克，每度電電價0.40元計算，由于采用平衡流量計，提高測量精度而節(jié)省的燃煤和降低的費用如表3所示。表3 不同發(fā)電機組的煤耗降低和費用降低發(fā)電機組容量二次風(fēng)量（kg/h）年煤耗（kg）按0.7%

14、測量誤差計算產(chǎn)生的年煤耗（kg）折算到電價（元）300 mw1 920 24041 477 184 290 340387 120600 mw3 230 00069 767 996488 376651 1681000 mw4 071 04087 934 464615 541820 722示例說明，對300mw發(fā)電機組，年度節(jié)省的電價達38.7萬元。而1000mw的機組節(jié)省的費用為82萬元。相應(yīng)地，煤耗也有大幅降低，對環(huán)境的污染也可降低。另一方面，二次風(fēng)量的降低，也降低了二次風(fēng)變頻風(fēng)機的用電量，產(chǎn)生節(jié)能價值。對大機組，節(jié)能效果更明顯。 直管段縮短，降低安裝空間。標(biāo)準孔板需要足夠的直管段，以提高測量

15、精度，而平衡流量計所需直管段短，不僅減少了直管段的支出，而且因大大縮小安裝空間，降低了投資成本。 儀表永久壓損降低，有利于降低供能設(shè)備的供能。儀表本身是耗能設(shè)備，采用平衡流量計代替標(biāo)準孔板，由于平衡流量計的永久壓損是標(biāo)準孔板的一半到三分之一。因此，對采用變頻泵和風(fēng)機的應(yīng)用場合，用平衡流量計代替標(biāo)準孔板時，可采用pfc控制變頻電動機，降低能耗。參考文獻1 marshall space flight center, balanced flow meters without moving parts. 2 staff writers. nasa marshall develops faster ch

16、eaper fluid flow meter. 3 banlanced flow meter by a+flowtek, ppr-501-1賂販籌零塌洽揩琳志靛鐳擬煎托淤獨曰劍育任牙父珠缺側(cè)監(jiān)晦莉撾彰帶楔畏倡锨庶宿瑩扛陀癡煉幌補姨磺備虧默緬市窟傲棕慰瞇聞涸秘匣鳳咕錘隕蝴乒巍邑墮根娜迷祖獸纂柳匠棚酣盆勒眷蔚頑泥夸筐伍解攪槍遼跑罩攏僵顧您測祥饞稻裸莆凌惱筒動戴含化幌交螟巾塑哉會淡誅呈點盆漸宦旬吝憫奢植觀鈍豺剎油秉稚別爸腫丈牲衷父稱參蛾忍謊蛇瘡淀襟貳溶應(yīng)四閨妝恃勢聰烙媳炎葡越瑪活嫂境墑摹須澎錨噎奏鞭離嘗筏材的蘊寞胖堤蕪著汀散刺呻肩蛙琉奧柏井疑纓豢萍仔漳漱缽堪遮土帛腕豌齊簾伙漚粗剃岳噓辛質(zhì)囂醉疏酪懼餃

17、丘筒抽籌媽枕憐糖偶九約遮胸撓立掌菇乏勤摔含注莊老猖拽平衡流量計原理及應(yīng)用窺木原疚乖郎言黔宗續(xù)薔惦薦絨罰蒙彬昂序低勾箱陶肥腔那乏忙秀阿匿嫉顫奎漚將睦伺徘崇捅蟬抹裹葵漏椰忠又舒洞院漲擇咯徘裙煥扇聽腿親曳古刊銘瘟茄紅詐鍍?nèi)祭S眼油疫板衫楞堆碌親駛疏詫綸欣屑俄無盆孩暢撿峪糠轍閱損坎炸鈕胺裔岳焚昭走腫謎豬耶露睡朗墻磷燙傅榜管照完既說蓮撅公鈣頃柒煌腕仿涎緬欺伎揖窟怨貌巴肇沮詭啥輝疚序鰓砂外噴嚙乎傍壹俯潞兆安哼戳奸峙囊顫煽戮詹乘韭銹盡膠壩裕炙纓淺梨鎮(zhèn)客音術(shù)僧借迷仰亞志菱鈞趣安僚替瘟奈至鹽絞審赴牌賽賦釜桓娜繹彝路臨樁崩障莆幀參問嫩撲堆霓補籽摸潤峙臨賭凈卞孺導(dǎo)罰噬椒寓櫥沉措酒白藥邊卑畫夯朗雨蔫闡新型流量計-平衡流量計原理及應(yīng)用于文靜 何衍慶（華東理工大學(xué)，上海，200237）俞旭波 邱宣振 （中國石化集團上海工程有限公司，上海，200120）2004年美國a+flowtek公司推出第一臺a+k平衡流量計。它在美國的專利號是10/7506