實驗平衡流量計

1、 課程設計報告 平衡流量計 學 院： 學科專業(yè)： 姓 名： 學 號： 指導教師: 起止周期： 提交日期： 摘要 21世紀的今天流量測量技術和儀表類型繁多，測量對象復雜多樣，決定了流量計在應用技術上的復雜性。它不是簡單地將流量計安裝好，開表投運就一定能達到測量目的。在流量計使用存在現(xiàn)場布置和安裝地不合理現(xiàn)象，這些布合適、不正確和不合理，帶來了相應地測量誤差。因此流量測量是一種強烈依賴于使用條件地測量，在實驗室，渦輪流量計可以得到極高地精確度，但是在使用現(xiàn)場，一旦流體條件或環(huán)境條件有大的變化，不僅精確度無法保證,甚至無法進行正常測量。平衡流量計的出現(xiàn)很大程度上適應市場需求。關鍵詞：流量，測量，平衡

2、流量計 目 錄目 錄11流量測量概述1 2平衡流量計1 3平衡流量計工作原理2 4 平衡流量計特點5 5平衡流量計應用7 6平衡流量計安裝76.1安裝方式7 6.2 系統(tǒng)安裝示意圖10 6.3平衡閥與的安裝要求.10 6.4差壓變送器的安裝要求.11 6.5.溫度、壓力變送器的安裝要求.127總結體會 .138參考文獻. 13 11、 流量測量概述 在生產(chǎn)過程中，流量是需要經(jīng)常測量和控制的重要參數(shù)之一。流量測量技術與儀表是廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)過程、能源計量、環(huán)境保護、交通運輸、生物技術、海洋氣象、江河湖泊、科學試驗等領域的必不可少的技術。流量是表征流體流過管道某一截面的數(shù)量。單位時間內(nèi)流過管道截

3、面流體的體積或質(zhì)量稱為流量。 一般把檢測流量的儀表叫流量計，把檢測總量流量的儀表叫計量表。流量是一個動態(tài)量，所以流量檢測過程與流體流動狀態(tài)、流體的物理性質(zhì)、流體的工作條件、流量計前后直管段的長度等有關。因此確定流量測量方法、選擇流量儀表，都要綜合考慮，才能達到理想的測量要求。2、 平衡流量計 平衡流量計是一種革命性的差壓式流量儀表，其工作原理與其他差壓式流量計一樣，都是基于密封管道中的能量轉換原理：在理想流體的情況下管道中的流量與差壓的平方根成正比。平衡流量計幾乎適用于所有流體測量，是流體測量技術的一場革命，目前平衡流量計已經(jīng)廣泛應用到石油、化工、冶金、電力、天然氣、水處理等行業(yè)。平衡流量計是

4、第三代節(jié)流裝置，這種流量計的測量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的510倍，流動噪聲降低到1/15，永久壓力損失約為1/3，壓力恢復快2倍，最小直管段可以小至0.5D，沒有活動的部件，安裝和使用非常方便簡單，可省去大直管段，大大減少流體運行所需的能量消耗，是一種具有廣闊應用前景的節(jié)能儀表。3、平衡流量計工作原理衡流量計的基本原理是伯努利方程，關鍵技術是開孔的分布和精確的加工技術。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

5、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。但對標準孔板，則由于流體的渦

6、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是標準孔板和平衡流量計的流路分布。 圖1 ：標準孔板和平衡流量計的流路分布4、平衡流量計特點(1) .測量精度高 由于平衡流量傳感器具有多孔結構的特點，能對流場進行平衡，降低渦流、振動和信號噪聲，流場穩(wěn)定性大大的提高，表體采用特制的精密管道和專用取壓裝置，使精確度比傳統(tǒng)節(jié)流裝置提升了510倍。 經(jīng)過實流標定，傳感器精確度可達±0.3、±0.5，適用于貿(mào)易計量場合。 幾何尺寸檢驗，傳感器精確度可達±0.5、±1.0，適用于過程控制場合。 平衡流量計加工重復性極高，與傳

7、統(tǒng)節(jié)流裝置一樣，在實流標定數(shù)據(jù)基礎上，可以實現(xiàn)幾何尺寸檢定。 (2).直管段要求低 平衡流量傳感器能將流場平衡，調(diào)整穩(wěn)定，且壓力恢復比傳統(tǒng)節(jié)流裝置快兩倍，大大縮短了對直管段的要求。大多數(shù)情況下直管段可以小至0.5D2D，尤其對于特殊或昂貴的管道，采用平衡流量計可以省去大量的直管段。 (3).永久壓力損失低 平衡流量計的對稱平衡設計，減少了渦流的形成和紊流摩擦，降低了動能的損失，在同樣的工況下，與傳統(tǒng)節(jié)流裝置比較，壓力損失較少了70，接近文丘里管，從而節(jié)省了相當大的運行成本，值得大量推廣。 (4).量程比寬 與傳統(tǒng)節(jié)流裝置相比,平衡流量計極大提高了測量量程比.研究結果顯示，雷諾數(shù)大于50000時

8、，選擇合適的孔徑參數(shù)，平衡流量計無上限，根據(jù)工業(yè)測量實際應用的需要，常規(guī)測量量程比為10：1，選擇合適的參數(shù)可以做道30：1或更高。 (5).重復性和長期的穩(wěn)定性好 平衡流量傳感器能將流場平衡穩(wěn)定，使重復性大大提高,可達到±0.1。 平衡流量計多個流通孔分散受力，無銳角磨損，其值長期保持不變，長期穩(wěn)定性非常好；整個儀表無可動部件，使用壽命比傳統(tǒng)節(jié)流裝置延長了510倍。 (6).耐臟污不宜堵 多孔對稱的平衡設計，減少了紊流剪切力和渦流的形成，從而大大降低了死區(qū)的形成，保證臟污介質(zhì)順利通過多個孔，減少了流體孔被堵塞的機會。 (7).測量范圍寬 根據(jù)實驗結果，我們知道：平衡流量計的性能，使

9、其流速可以從最小到音速，其最小雷諾數(shù)可低于200，最大雷諾數(shù)大于107；值可選0.250.9。 (8)作為標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緿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準孔板的精度提高0.7%，以300天/年計算（下同），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

10、，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。(9)直管段縮短，降低安裝空間。標準孔板需要足夠的直管段，以提高測量精度，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。(10)儀表永久壓損降低，有利于降低供能設備的供能。儀表本身是耗能設備，采用平衡流量計代替標準孔板，由于平衡流量計的永久壓損是標準孔板的一半到三分之一。因此，對采用變頻泵和風機的應用場合，用平衡流量計代替標準孔板時，可采用PFC控制變頻電動機，降低能耗。5、平衡流量計應用 平衡流量計工作溫度，壓力取決于管道和法蘭的材質(zhì)和等級，工作溫度最高可達到850,42MPa。 適合極

11、低溫流體LNG，液空氣，液氮，液氧，液氬，液化乙烯，液氫，液氯等，能有效防止氣化，測量效果最佳。 平衡流量計可以測量汽液兩相、漿料、甚至固體顆粒測量，還可以測量雙向流。 平衡流量計左右完全對稱，因此可以十分方便地測量雙向流。 可應用于氣體、液體、氣液兩相，液態(tài)氣體、雙向流、臟污介質(zhì)、漿料的測量。6、平衡流量計安裝6.1安裝方式(1)法蘭連接型（法蘭取壓） 圖2(2)法蘭連接型（焊接式取壓） 圖3 (3)對夾式 圖4(4)直接焊接式 圖5(5)防腐式 圖66.2系統(tǒng)安裝示意圖 圖76.3平衡閥與三閥組的安裝要求(1)平衡閥或三閥組的作用1)調(diào)整差壓變送器的零點2)防止差壓變送器的正負、壓室過壓請

12、按圖8所示方法與引壓管路連接。 圖86.4.差壓變送器的安裝要求將平衡流量計正壓則引壓管導入三閥組接至差壓變送器的正壓室，將平衡流量計負壓側引壓管導入三閥組接至差壓變送器的負壓室差壓變送器在工藝管道上的安裝位置與被測介質(zhì)有關，為了獲得較好的安裝效果，應注意考慮下面情況A 防止變送器與腐蝕性或過熱的被測介質(zhì)直接接觸B 防止渣滓在引壓管內(nèi)沉積，堵塞C 正負壓兩側引壓管的長度應盡量相同D 正負壓兩側引壓管內(nèi)的液柱壓頭應保持平衡E 引壓管安裝在溫度梯度和溫度波動最小的地方測量液體流量時，差壓變送器應安裝在被測管道的旁邊或下面，以便氣泡排入管道中測量氣體流量時，差壓變送器應安裝在被測管道的旁邊或上面，以

13、便積聚的液體容易流入管道中測量蒸汽流量時，差壓變送器應安裝在被測管道的下面，以便冷凝水能充滿在引壓管中。應特別注意，測量蒸汽或其它高溫介質(zhì)時，要防止差壓變送器接觸介質(zhì)的溫度超過變送器使用的極限溫度。6.5.溫度、壓力變送器的安裝要求1、測量過熱蒸汽介質(zhì)時，必須要加溫度一體化變送器和壓力變送器，進行動態(tài)補償。測量飽和蒸汽介質(zhì)時，必須要加壓力變送器，進行動態(tài)補償。2、 測量天然氣、煤氣介質(zhì)時，必須要加壓力變送器進行動態(tài)補償，而且要用加安全柵及防爆裝置的變送器。3、 測量熱水介質(zhì)，需要有熱量顯示時，必須要加溫度一體化變送器，否則可省去溫度一體化變送器。4、 溫度一體化變送器安裝在被測管道上，必須再平

14、衡流量計前5D 只管段或或后2D 直管段以外溫度探頭頂端應插入超過管徑二分之一，以保證測量精度。 5、 差壓變送器的 力取壓點，必須在平衡流量計前5D 直管觀段或后2D 直管段以外，其間安裝開關閥。7. 總結體會： 這次設計體會最深的就是在完全自由的條件下進行學習，遇到不懂的知識可以隨時查閱資料，上網(wǎng)查資料，可以學到很多書本以外的知識，同時也鞏固了課堂上學的知識。對今后工作或者繼續(xù)學習感覺會有很大幫助。此外在這次課設中由于開始對一些知識的不理解從而造成了一些比必要的錯誤，特別在對原理分析的時候，那些規(guī)定的數(shù)據(jù)是在此以前沒有掌握的，正因為這個課程設計，我對那些知識已經(jīng)完全了解，這樣在對我今后設計中應該有很大的幫助。 8.參考文獻（1） 王俊杰、王家楨檢測技術與儀表（第2版）M 武漢理工大學出版社 2009（2） 王池 、王自和流量測量技術全書M 化學工業(yè)出版社 2012（3）紀綱流量測量儀表應用技巧M 化學工業(yè)出版社 M 2008（4）孫淮清、王建中 流量測量節(jié)流裝置設計手冊M 化學工業(yè)出版社 2000（5） 王明濤 中國儀器儀表學會東北過程自動化設計專業(yè)委員會第二十次年會暨2010年學術會議C 2010（6） 邵思 中國石油和化工自動化第