平衡流量计工作原理.docx
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平衡流量计工作原理
江苏荣丰自动化仪表有限公司
简介：
平衡流量计是第三代节流装置，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，最小直管段可以小至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。
特点：
1.测量精度高
由于平衡流量传感器具有多孔结构的特点，能对流场进行平衡，降低涡流、振动和信号噪声，流场稳定性大大的提高，表体采用特制的精密管道和专用取压装置，使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。
几何尺寸检验，传感器精确度可达±0.5％、±1.0％，适用于过程控制场合。
平衡流量计加工重复性极高，与传统节流装置一样，在实流标定数据基础上，可以实现几何尺寸检定。
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，压力损失较少了70％，接近文丘里管，从而节省了相当大的运行成本，值得大量推广。
4.量程比宽
与传统节流装置相比,平衡流量计极大提高了测量量程比.研究结果显示，雷诺数大于50000时，选择合适的孔径参数，平衡流量计无上限，根据工业测量实际应用的需要，常规测量量程比为10：
1，选择合适的参数可以做道30：
1或更高。
5.重复性和长期的稳定性好
平衡流量传感器能将流场平衡稳定，使重复性大大提高,可达到±0.1％。
平衡流量计多个流通孔分散受力，无锐角磨损，其β值长期保持不变，长期稳定性非常好；整个仪表无可动部件，使用寿命比传统节流装置延长了5－10倍。
6.耐脏污不宜堵
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。
7.测量范围宽
根据实验结果，我们知道：
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0.25～0.9。
8.适用范围
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，工作温度最高可达到850℃,42MPa。
适合极低温流体LNG，液空气，液氮，液氧，液氩，液化乙烯，液氢，液氯等，能有效防止气化，测量效果最佳。
平衡流量计可以测量汽液两相、浆料、甚至固体颗粒测量，还可以测量双向流。
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。
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
应用范围：
可应用于气体、液体、气液两相，液态气体、双向流、脏污介质、浆料的测量。
安装直管道要求（数值以管径D倍数表示）
孔板上游侧入口
β
0.20
0.40
0.65
单个90°弯头或T型三通
2
2
2
两个或两个以上90°弯曲在同一面上
2
2
2
两个或两个以上90°弯曲在不同面上
2
2
2
漩涡流体偏离达10°
2
2
2
减压阀（管线尺寸的1倍）
2
2
2
蝶阀（75%开）
2
2
2
流量计下游侧入口
2
2
2
安装方式及介质流向：
系统安装示意图：
平衡流量计测量系统安装示意图
5.平衡阀与三阀组的安装要求
平衡阀或三阀组的作用
⑴调整差压变送器的零点
⑵防止差压变送器的正负、压室过压
请按下图所示方法与引压管路连接。
6.差压变送器的安装要求
⑴将平衡流量计正压则引压管导入三阀组接至差压变送器的正压室，将平衡流量计负压侧引压管导入三阀组接至差压变送器的负压室
⑵差压变送器在工艺管道上的安装位置与被测介质有关，为了获得较好的安装效果，应注意考虑下面情况
A防止变送器与腐蚀性或过热的被测介质直接接触
B防止渣滓在引压管内沉积，堵塞
C正负压两侧引压管的长度应尽量相同
D正负压两侧引压管内的液柱压头应保持平衡
E引压管安装在温度梯度和温度波动最小的地方
⑶测量液体流量时，差压变送器应安装在被测管道的旁边或下面，以便气泡排入管道中
⑷测量气体流量时，差压变送器应安装在被测管道的旁边或上面，以便积聚的液体容易流入管道中
⑸测量蒸汽流量时，差压变送器应安装在被测管道的下面，以便冷凝水能充满在引压管中。
应特别注意，测量蒸汽或其它高温介质时，要防止差压变送器接触介质的温度超过变送器使用的极限温度。
7.温度、压力变送器的安装要求
1、测量过热蒸汽介质时，必须要加温度一体化变送器和压力变送器，进行动态补偿。
测量饱和蒸汽介质时，必须要加压力变送器，进行动态补偿。
2、测量天然气、煤气介质时，必须要加压力变送器进行动态补偿，而且要用加安全栅及防爆装置的变送器。
3、测量热水介质，需要有热量显示时，必须要加温度一体化变送器，否则可省去温度一体化变送器。
4、温度一体化变送器安装在被测管道上，必须再平衡流量计前5D只管段或或后2D直管段以外温度探头顶端应插入超过管径二分之一，以保证测量精度。
5、差压变送器的压力取压点，必须在平衡流量计前5D直管观段或后2D直管段以外，其间安装开关阀。
对于温度一体化变送器和压力变送器的安装，原则上只要符合常规的安装规范就可以满足本系统的要求，其具体的安装要求可分别参见各自的安装说明书。
调试及运行
按安装原则和程序安装完成后，在系统调试之前要检查所有设备、管道、阀门、接头、导线、接线端子、信号插头等是否齐全、正确、牢靠，管道和设备有无堵塞、泄露现象，导线和信号接插点有无接错、短路、断线、接触不良等问题，经检查确认无误后方可进行系统调试，其调试步骤如下：
1、引压管排污：
（1）将平衡流量计两侧取压阀打开（注意：
必须讲阀全部打开）；
（2）将三阀组两侧的正负压阀关闭、中间的平衡阀打开；
（3）将引压管两侧正负压派无阀打开，进行排污。
清洁引压管。
2、引压管冷凝：
（1）关闭排污阀，让介质在引压管中自然冷凝，直到整个管道内全部充满冷凝水为止（大概需要4个小时）。
（2）当引压管中已有足够的冷凝水时，可将三阀组两侧的正负压阀打开（此时中间的平衡阀仍处于开启状态），让冷凝水分别进入差压变送器正负压室中。
由于冷凝水的积沉需要一定的时间，因此开始差压变送器的显示值不会准确，等冷凝水完全充满整个测量系统（包括取压体、引压管和差压变送器的正负压室）后，差压变送器的指示机会趋于正常（大概需要2个小时）。
3、差压变送器的排气：
为保证差压变送器正负压腔中的残余空气排除干净，将变送器正负压室上的排气气。
4、差压变送器调零：
a）关闭差压变送器正负压室上排气阀。
b）将三阀组两侧的正负压阀关闭（此时中间的平衡阀仍处于开启状态）。
（见下图）
差压变送器调零时三阀组状态图：
注：
差压变送器调零注意事项：
（1）零位调整螺钉和量程调整螺钉切勿搞混、搞错。
安装现场切勿
进行差压变送器的量程调整；
（2）变送器调零时正负压室及两侧引压管温度必须相同，如果两侧
有温差则调整的零点会随时间产生漂移；
（3）若在现场用变送器进行正、负迁移补偿，则应在偷运状态下做零位调整。
若迁移量过大，则不能再差压变送器上进行迁移补偿。
5、流量测量：
将三阀组两侧的正负压阀打开，中间的平衡阀关闭，进入测量状态。
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