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平衡孔板流量计

文章日期:2019-07-25|阅读数:



      平衡孔板流量计是一种多孔圆盘平衡节流的新一代节流装置。同其他传统节流装置相比, 其具有精确、节能等各种优越性。因 此, 从航天迅速被推广到石化、化工、冶金、电力、医药、造纸和各种工业应用中。
平衡流量计除具有标准节流装置简单、可靠、安全、适用面广等优点外还具有精度高、直管段短、量程比宽、永久压力损失小等优点, 在现代工业生产测量中具有广泛的发展前景。
 
1 传统节流装置的局限性
流量是过程控制四大参量( 流量、压力、温度、液位) 中的重要参数之一, 由于工况的复杂性使得流量测量装置种类繁多。流    量仪表选择和应用始终是一个技术难点。传统节流装置经过标准化已70 多年, 但在设计和应用上不断暴露出不足之处, 下面以孔板为例进行说明:
(1) 精度和重复性属于中下等水平, 节流件精度为1% ~ 2%,受安装条件和使用条件的影响精度更低。
(2) 量程比窄, 一般量程比仅3∶1。(3) 有较长的直管段要求, 根据不同的
流通孔径和不同的阻流件位置会有所不同, 通常最小要求前10D后5D 的直管段长度来整定流场。
(4) 永久压力损失很大, 为差压值的60%~100%。
(5) 孔板以内孔锐角线来保证精度, 因此对腐蚀、磨损、结垢敏感, 长期使用精度难以保证, 需每年拆下强检一次。


 差压类孔板流量计安装
2 流量仪表优化配置的首选
差压式流量计是适用性最广的流量计, 平衡流量计是目前最先进的差压式流量计。平衡流量计源自美国航天飞机主发动机测液氧流量计。它采用独特的等雷诺数、动量平衡原理, 将孔板的单孔改为等雷诺数多孔结构, 增加节流件厚度和加工精度, 构造简洁, 性能优越。平衡流量计精度等级为±0.3%、± 0.5%、± 1.0%, 重复性为
±0.1%,永久压损为同等条件下孔板的1/2~ 1/3, 直管段要求为0.5D ~ 2D, 量程比为
10∶1 ~30∶1, 使用寿命是孔板的5 倍, 是目前性价比最高的流量计。
 
平衡流量计在实际应用中的优势
(1) 平衡流量计的精度高, 平衡流量计的精度高可以做到± 0.3% 和±0.5%, 精密的加工管段和取压装置使安装使用精度大大的提高。若普遍采用平衡流量计, 将显著降低浪费和污染排放。精度间接增效= 成品产量×统积时间×计量仪表综合精度提高产品单价。
示例:DN200 的蒸汽管道, 压力p=1 MPa (表压),蒸汽流速v=31.6 m/s, 蒸汽单价为0.15元/kg 。原采用标准孔板, 现改用平衡流量计。
根据流速v=31.6 m/s, 管道内径和蒸汽在1 MPa(表压) 下的密度,可计算得到蒸汽质量流量为19767 kg/h 。由于平衡流量计仪表精度比标准孔板的精度提高0.7%, 以300天/年计算,可减少错计费用为:19767×0.007×24×300×0.15=149439元/年。
这表明, 由于采用高精度的平衡流量计, 该系统每年可精度增效近15 万元。
(2) 直管段要求低, 节省用户的一次投资, 平衡流量计的传感器能将流场平衡调整为稳定的流场, 大大缩短了对直管段的要求。
直管道的节省直接的节省了占地费用, 安装费用, 施工费用, 维护和运行费用, 在钢材日益涨价的今天, 给用户节省了长的直管段也就为用户节省了大量的投资。
(3) 永久压力损失降低,为用户降低运行成本, 流量计作为一个测量元件, 本身也是一个耗能元件。流量计的运行成本包括测量精度成本和介质输送成本。介质输送成本是介质输送过程消耗的能量, 主要由测量元件造成的永久压力损失为标志, 运行输送成本是一笔很大的开支, 但容易被忽略, 因为它不在一次投资里体现, 但在动态投资里面远远超过仪表的一次投资! 
平衡流量计的永久压损约为孔板的1/3 ~ 1/4 。例如: 一台DN200 的孔板测蒸汽,若差压值为50 kPa,永久压损为30 kPa, 单表运行能耗约为2 万元/ 年; 平衡流量计
永久压力损失约为10 kPa, 运行能耗约为7000 元/ 年,相对节能60% ~70%。
(4) 宽的量程比和长期的稳定性是精确计量的基础。量程的范围决定了精确测量流量的范围, 量程比过窄, 当运行在量程比之外的小流量的时候, 不能精确的测量就意味着贸易计量中物料的损失和物料配比的不平衡, 平衡流量计突破了传统节流装置的局限, 常规测量的量程比能做到10∶1, 选择合适的参数可以做更高的量程比; 平衡流量计无活动部件, 不易被磨损, β 可以长期保持不变, 大大的延长了检定周期和节省了检定费用, 并其寿命是传统节流装置的5~10倍。
(5) 耐脏污,适用范围广,多孔对称的平衡设计, 减少了紊流剪切力和涡流的形成也减少了死区的形成, 减少了流通孔被堵的机会, 这样就可以减少检查、更换流量计的费用。
综上所述, 采用平衡流量计来优化流量仪表配置, 将有效提高过程控制系统精度; 降低永久压损节约运行能耗; 减少安装直管段节约一次投资; 延长使用寿命; 降低维护量节约二次投资。给项目带来综合经济效益和显著节能减排效果。平衡流量计在今后的流量测量中将占有重要位置。


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