摘要:多孔平衡節(jié)流裝置設計|節(jié)流裝置廠家|節(jié)流裝置選型置是一種多孔圓盤平衡節(jié)流的新一代節(jié)流裝置。 同其他(傳統(tǒng))節(jié)流裝置特別是孔板相比, 具有、節(jié)能等各種優(yōu)越性, 同時由于需要的直管段短, 對于大口徑工藝管道安裝有利, 測量范圍和適用場所大大拓展, 因此從航天業(yè)迅速被推廣到石化、化工、冶金、電力、醫(yī)藥、造紙和各種工業(yè)應用中。

  多孔平衡節(jié)流裝置是一個多孔的圓盤節(jié)流整流器 ,安裝在管道的截面上 ,每個孔的尺寸和分布基于獨特的公式和測試數據定制, 稱為函數孔。當流體穿過圓盤上的函數孔時, 流體將被平衡整流 ,渦流被***小化, 形成近似理想流體, 通過常規(guī)的取壓裝置,可獲得穩(wěn)定的差壓信號, 根據伯努利方程計算出體積流量、質量流量。多孔平衡節(jié)流裝置巧妙之處在于將多孔整流器和測量孔板合二為一,能***大限度地將流場平衡調整成理想狀態(tài) ,從而將差壓式流量計的優(yōu)勢發(fā)揮到, 其結構原理如圖 1所示。

圖 1  平衡節(jié)流裝置結構原理
  在美國,多孔平衡節(jié)流裝置已經廣泛應用到天然氣、煉油、化工、鋼鐵、發(fā)電和制藥等行業(yè) , 2006 年底 ,上?？蒲罂萍脊緦⑵胶夤?jié)流裝置 A +FLOWT EK 產品引進中國 。

2、平衡節(jié)流裝置的特點：

2 .1、流量測量精度和范圍：

  在測量和控制各種物料進出裝置的配比時, 高精度測量設備將會顯著提高物料平衡比率 ,提高成品率, 降低浪費和污染排放, 能耗也自然降低。流量計在工業(yè)生產中扮演極其重要的計量角色 , 例如:某石化企業(yè)工業(yè)用水測量誤差為 1 .5%,1 年計量誤差帶來的損耗:1 .5 %×24 h ×365 d ×2 000 t/h ×2 元/t =525 600 元(約 53 萬人民幣)。
  1 .5%誤差不是很高 ,但長期的累積卻不是小數目 。若流量計普遍出現誤差 , 則成品率會大大降低 , 帶來巨大浪費。

對于差壓流量計,當選用精度 0 .2%的差壓變送器 ,精度 0 .2%的流量演算器, 可以得到 ±2 .5%的系統(tǒng)精度。在使用 1 .5%精度的差壓流量計的發(fā)展階段 ,一般公認其量程比只能達到 3 ∶1 , 但有不少研究者認為可以做到 10 ∶1 。

多孔平衡節(jié)流裝置經過實流標定使傳感器精度達 ±0 .30 %, ±0 .50 %。同時其常規(guī)測量量程比為 10 ∶1 。

 

2 .2、解決氣體積液問題：

  用來測量壓縮空氣等氣體流量的較大口徑孔板流量計, 孔板前常有積水, 影響測量準確度。解決節(jié)流件前積水的常用方法是將節(jié)流裝置安裝在垂直工藝管上, 或改用圈缺孔板或偏心孔板。而多孔平衡節(jié)流裝置因其本身多孔的結構特點可以根本解決節(jié)流件前積水的問題, 而又因為這是其固有的特點而無需特制或特別處理 ,所以不會對測量造成任何不確定性。

 

2 .3、解決液體含雜質問題：

  當流體中雜質含量較高, 標準節(jié)流裝置易因固形物沉積和對銳緣的磨損而失準, 因而常采用契型節(jié)流件。而多孔平衡節(jié)流裝置因其多孔的特點可以消除固形物的沉積 ;因其平衡(無銳緣)的特點可以解決銳緣磨損現象。較好地解決了液體含雜質的問題。

 

2 .4、減少壓力損失及液態(tài)氣體測量應用：

  流量計的運行成本包括測量精度成本和介質輸送成本 ,測量精度成本是因計量不準確造成的貿易結算損失,對于貴重介質而言, 精度成本十分重要;介質的輸送成本是介質輸送過程消耗的能量 ,主要由測量元件造成的壓力損失為標志,就液體、氣體和蒸汽等介質而言, 運行成本是一筆很大的開支(泵和壓縮機所消耗的電能), 它容易被忽略, 因為它不在一次投資里體現 ,但在動態(tài)投資里遠遠超過儀表的一次投資。例如 :1 臺 DN200 的孔板測蒸汽 , 若差壓值為 50 kPa , 壓損為 30 kPa ,單表運行能耗約為 2 萬元/年;平衡節(jié)流裝置壓力損失約為 10 kPa , 運行能耗約為7 000 元/年, 相對節(jié)能 60 %～ 70 %。

  多孔平衡節(jié)流裝置的突出優(yōu)點:在保存測量差壓的情況下能大大降低壓損,在確保穩(wěn)定測量的前提下降低能耗。

  而在液氨流量測量時應盡量避免出現兩相流 , 接近氣液平衡狀態(tài)的液氨 ,在流過流量計時, 如果壓損過大, 很容易引起部分氣化, 影響測量精度。為了避免液氨流量測量時出現氣化現象,選用壓力損失較小的儀表將非常關鍵。

  多孔平衡節(jié)流裝置的設計原型,就是緣于美國航空航天局下屬馬歇爾航空飛行中心針對航天飛機的主發(fā)動機液氧測量而設計發(fā)明的流量計 , 在液氨、液氧等對壓損敏感的液態(tài)氣體測量領域應用越來越廣泛 ,在該領域的應用本來就是其強項。表 1 是一張平衡節(jié)流裝置和其他差壓式流量計性能的比較。

 

表 1  平衡節(jié)流裝置與其他差壓式流量計性能對比表
 

3、測量極低溫度流體的流量計選用：
   目前極低溫流體流量測量的儀器主要有孔板、渦街流量計、渦輪流量計三種。極低溫流體以液體和氣體兩種狀態(tài)存在 ,但幾乎所有的問題都發(fā)生在流體在經過節(jié)流件后會產生氣化現象。
   實際上,在低溫介質測量領域中, 孔板應用得***多 ,因為其性能非常可靠 ,在孔板的加工及應用中多用材質 316L 進行加工 , 孔板由于用法蘭連接,容易在極低溫度狀態(tài)下產生漏蝕現象 , 在工業(yè)生產中增加了隱患的存在。尤其對于不能夠停車檢修的場合,更加不利于生產的安全穩(wěn)定。
   低溫渦街流量計為了減少熱收縮等原因產生漏液的可能性, 主體一般裝有法蘭盤, 法蘭盤需使用低溫材料 SUS316 。當配管直徑很大或使用量增加之后 ,會出現測量精度變差甚至不能測量的情況,***小流量時雷諾數大約為 2 000 ;***大流量換算為流速約為 6 m/s , 這是渦街流量測量的極限值 , 取該值的原因是流量計檢測部分壓力損失增加,流體在該處急劇蒸發(fā)。
   用渦輪流量計測量極低溫流體時, ***容易發(fā)生的故障是因儀表的壓力損失而引起的急劇蒸發(fā)。儀表中形成急劇蒸發(fā)后, 轉子將以比通常轉速快數十倍的速度旋轉。在這種情況下渦輪流量計的轉動軸承部分難以承受如此高的流速。在間斷使用時,如將被測***大流量控制在儀表量程的 70 %以下,基本上不會產生因儀表本身的壓力損失而出現的故障。連續(xù)使用時 ,要將常用流量限制在儀表量程的 50 %以下。當流體雷諾數小到一定數值, 轉速就會受到影響。因此 ,在小流量時 ,可測量的流體的密度和流量之間存在一定的極限。
   綜上所述三種常規(guī)測量低溫氣體的儀表都存在一些測量或性能的缺陷 ,而平衡流量計能解決工業(yè)上對于低溫氣體測量上的一些難題并彌補了一些缺陷。
 
a)它使用低溫鋁材或者耐低溫的 316L 不銹鋼加工,采用一體化加工的焊接式結構解決了低溫漏蝕現象的發(fā)生。

b)由于采用多孔結構 , 具有整流的作用 。介質的通過性較好, 且不會產生渦流 ,信號的穩(wěn)定性和測量的準確性有很大的提高。
 
c)有些工況 ,介質在臨界狀態(tài)附近。溫度和壓力的變化很容易引起液體氣化。 當介質流過節(jié)流件時 ,流速增加 , 靜壓力降低。如果壓力低于蒸發(fā)壓力 , 會產生氣化現象。有些條件下 , 液態(tài)氧氣流經孔板時 , 氣化嚴重 , 根本無法測量。當液態(tài)氣體流過平衡流量計時 ,由于它的獨特結構設計 , 性能比孔板優(yōu)化很多 , 氣化問題得到較好的解決。
 
  例如 :測量液氧的工況———溫度 :-179 ℃,壓力 :0 .204 M Pa(絕壓), 蒸發(fā)壓力 :0 .148 M Pa(絕壓);用 DN65 的管道測量。 當溫度高于 -175 ℃,或者壓力低于 0 .148 MPa(絕壓)都會發(fā)生氣化現象。在此條件下 ,介質流過孔板時, 氣化現象嚴重 ,以至于無法正常測量。而平衡流量計由于壓損小 ,使穩(wěn)定性和測量精度得以保證。
 
4、供貨商必須負責核對用戶要求的管道內外徑和管道材質：
 平衡流量計可與直管段一起供貨但尺寸仍較小,由于平衡流量計計算嚴格,保證一定精度。在平衡流量計樣本中, 供貨商給出的管道壁厚為英制 SCH 標準,在實際工程設計中有管道不符合該標準(如常用的鋼管 57 mm ×3 .5mm)。而不同公稱直徑和材質所選用的 SCH 又不同。故在工程中可能會出現供貨商與用戶的管道內外徑出現偏差,影響精度。所以供貨商必須負責核對用戶要求的管道內外徑和管道材質并將外形尺寸返回給用戶。

平衡流量計（又稱多孔孔板）也是一種差壓式流量儀表，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；用測出差壓值根據伯努利方程即可計算出管道中的流量。多孔孔板流量傳感器是一個多孔的圓盤節(jié)流整流器，安裝在管道的截面上，當 流體穿過圓盤的整流孔時，流體將被平衡整流，渦流被***小化，形成近似理想流體，通過取壓裝置，可獲得穩(wěn)定的差壓信號，根據伯努利方程計算出體積流量、質量 流量。
如今大量使用的標準節(jié)流裝置，由于只有一個流通孔，孔兩邊的死區(qū)產生大量的渦流消耗流體的動能，會導致很大的壓力損失；隨機和雜亂渦流所形成的噪聲引起取壓點信號波動，使測量線性和重復性降低；一個孔的結構，需要很長的直管段來整理流場和恢復壓力。
平衡流量計傳感器通過多孔賀盤節(jié)流整流器，能巧妙實現流體平衡測量，明顯減少渦流的形成，降低死區(qū)效應，減少流體動能的損失，降低渦流帶來的取壓點信號波動。
流量方程式——————————————————————————————————————-
	式中： qm–質量流量，kg/s    qv–體積流量，m3/s C–流出系數       ε–可膨脹性系數 β–直徑比，β=d/D     d–工作條件下節(jié)流件的孔徑，m △P–差壓，Pa      ρ1–上游流體密度，kg/m3

 
 

———————————————————————-    ◆ 測量精度高      由于多孔孔板流量傳感器具有多孔對稱結構特點，能對流場進行平衡整流，降低了渦流、振動和信號噪聲，流場穩(wěn)定性大大提高，使線性度比傳統(tǒng)節(jié)流裝置提升了5～10倍。   ◆ 直管段要求短       多孔孔板流量傳感器能將流場整流穩(wěn)定、且壓力恢復比傳統(tǒng)節(jié)流裝置快2倍，大大縮短了對直管段的要求。一般情況下直管段要求為前2D、后2D，從而省去大量直管段，尤其是特殊昂貴的材料的管道。   ◆ 量程比寬       多孔孔板流量計正常情況下量程比為15:1，選擇合適的參數可以做到30:1.多孔孔板流量計的β值范圍為0.25～0.90。   ◆ 壓力損失低       多孔孔板流量計多孔對稱的平衡設計，減少了渦流的形成和紊流的摩擦，降低了動能的損失；在產生同樣差壓值情況下，壓力損失約為傳統(tǒng)節(jié)流裝置的1/3，節(jié)省了相當大的運行成本，是一種節(jié)能型儀表。   ◆ 耐臟污不易堵       多孔孔板流量計多孔對稱的設計，減少了渦流的形成和紊流的摩擦，降低流場死區(qū)，保證臟污介質順利通過函數孔，因此多孔孔板流量計可用于測量各種臟污介質，如焦爐煤氣、高爐煤氣、渣油、回煉油、水煤漿等等。   ◆ 適用范圍廣       多孔孔板流量計測量范圍極廣，可測量各種氣體、液體、蒸汽；流體條件可以從深低溫到超臨界狀態(tài)，過程溫度***高達850℃，***大工作壓力可達42MPa。   ◆ 一體化結構易于使用、檢驗和排除故障。

 
 
 

◆ 流量計的自清潔功能，可測臟污和易結垢流體
◆ 對流體有整流功能，因此無苛刻的直管段要求（前1~3D后0~1D）
◆ 耐磨損，因此能保持長期穩(wěn)定的工作
◆ 相對壓損小，能耗低，符合當前的節(jié)能減排政策
◆ 純機械體（不含任何電子部件），因此耐高溫，高壓，耐腐蝕，不怕振動
◆ 精度高，重復性好
◆ 適合濕氣的測量
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◆ 氣體：高爐煤氣，焦爐煤氣，發(fā)生爐煤氣，轉爐煤氣，城市煤氣；天然氣，油井伴生天然氣；空氣，氮氣，氧氣，氫氣，氬氣等各類氣體，含濕5%的濕氣體，臟污氣體，煙道氣
◆ 蒸汽：過熱蒸汽，飽和蒸汽
◆ 液體：水，污水，脫鹽水，各種水溶液，油類，其它化工液體
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1、FLPH-HJ系列直接焊接式平衡流量計（鉆孔取壓）
連接：直接焊接到管道介質：輸油管，輸氣管、熱力管網、高壓等場合 取壓：螺紋（1/2NPT）焊接 準確度：±0.5%、±1.0% 管道：DN40~1500mm  重復性：±0.1% 壓力：0-42MPa     量程比：10：1 溫度：-80~800度    雷諾數：500~10000000 材質：各種材質 前后直管段：前3~5D，后1~2D
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2、FLPH-FA系列法蘭連接型平衡流量計（法蘭取壓）
連接：平焊或對焊法蘭   （法蘭執(zhí)行標準：JB/T8Z/HG20592） 適用介質：粘稠液體，臟污氣體 取壓：法蘭   準確度：±0.5%、±1.0% 管道：DN40~1500mm  重復性：±0.1% 壓力：0-42MPa     量程比：10：1 溫度：-80~800度    雷諾數：500~10000000 材質：各種材質 前后直管段：前3~5D，后1~2D
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3、FLPH-FB系列法蘭連接型平衡流量計（焊接取壓）
連接：平焊或對焊法蘭   （法蘭執(zhí)行標準：JB/T8Z/HG20592） 適用介質：粘稠液體，臟污氣體 取壓：螺紋（1/2NPT）焊接 準確度：±0.5%、±1.0% 管道：DN40~1500mm  重復性：±0.1% 壓力：0-42MPa     量程比：10：1 溫度：-80~800度    雷諾數：500~10000000 材質：各種材質 前后直管段：前3~5D，后1~2D
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4、FLPH-DJ系列對夾式平衡流量計（鉆孔取壓）
連接：法蘭端面對夾（法蘭執(zhí)行標準：JB/T8Z/HG20592） 適用介質：氣體、液體、蒸汽（小直徑高流速介質） 取壓：螺紋（1/2NPT）焊接 準確度：±0.5%、±1.0% 管道：DN40~150mm   重復性：±0.1% 壓力：0-42MPa     量程比：10：1 溫度：-80~800度    雷諾數：500~10000000 材質：各種材質 前后直管段：前3~5D，后1~2D

 

產品價格：

價格	¥ 800.00~31500.00
起批量	≥1 臺

規(guī)格參數：

加工定制	是	品牌	華云	型號	TY-BH
類型	標準節(jié)流裝置	公稱通徑	DN20-DN1000	測量精度	0.5
公稱壓力	40（Mpa）	適用范圍	蒸汽、液體、氣體

  平衡流量計的特點 測量精度是標準孔板的5～10倍 流動噪聲是標準孔板的1/15 壓力損失是標準孔板的1/3 壓力恢復比標準孔板快2倍 ***小直管段可以小于0.5D。

一、線性度高、重復性好 平衡流量傳感器具有對稱多孔結構特點，能對流場進行平衡，降低了渦流、振動和信號噪聲，流場穩(wěn)定性大大提高，使線性度比孔板提升了5～10倍，重復性提高了54％，為0.15％，從其綜合性能來看，平衡流量計屬于流量計行列。 5:1量程比時，線性度可達±0.3％； 7:1量程比時，線性度可達±0.5％； 10:1量程比時，線性度可達±1.0％

二、直管段要求低 平衡流量傳感器由于流場穩(wěn)定，且壓力恢復比孔板快兩倍，大大所短了對直管段的要求其前后直管段一般為前3D后1D，***小可以小于0.5D，從而省去大量直管段，尤其是特殊昂貴的材料的管道。

三、減少壓力損失 多孔對稱的平衡設計，減少了紊流剪切力和渦流的形成，降低了動能的損失，在同樣的測量工況下，與孔板相比減少了2.5倍的壓力損失，從而節(jié)省了相當大的運行能量成本，是一種節(jié)能型儀表，值得大量推廣。

四、耐臟污不易堵 多孔對稱的平衡設計，減少了紊流剪切力和渦流的形成，從而大大降低了滯留死區(qū)的形成，保證臟污介質順利通過多個孔，減小了流體孔被堵塞的機會。

五、可直接替換孔板 其與孔板具有相同的使用方法和外形，因此可以直接進行替換，不需要任何配管的變化和相關儀表的更改，很適合全廠能源計量EMS改造中將孔板改為平衡流量計。

六、流量測量范圍寬 根據試驗結果，我們了解到：平衡流量計的性能，使其流速可以從***小到音速；其***小雷諾數可低于200，***大雷諾數大于107；β值可選0.25～0.90。

七、長期穩(wěn)定性好 由于其紊流剪切力的明顯減小，大幅度降低了介質與節(jié)流件直接的摩擦，其β值長期保持不變，整個儀表無可動部件，因此可以長期保持穩(wěn)定性。

八、可測高溫高壓介質 與孔板等節(jié)流裝置一樣，工作溫度壓力取決于管道和法蘭的材質和等級，工作溫度可達850℃，工作壓力可達42MPa。

九、可測復雜工況介質 由于其特殊的結構設計，使其具有特殊的性能，它可以進行氣液兩相 ，各種混合氣體（如瓦斯、沼氣、煤氣等等）、各種低溫氣體（如LNG、液氮、液氧、液氬、液氫、液氯、液化乙烯、液化石油氣等等）、氣液兩相介質（如濕氣）、漿料、多相水
流、震動水流、電磁干擾介質和雙向流（因為平衡流量計左右完全對稱）。

產品選型：

TY-BH	平衡流量計
公程通徑	-XXX	100表示DN100
安裝形式		pp	管道式
		HF	對夾式
		FW	焊接式
		DF	雙法蘭式
		SP	方管式
公稱壓力			A	0~0.6MPA
			B	0~1.0MPA
			C	0~1.6MPA
			D	0~2.5MPA
			E	0~4.0MPA
			F	0~6.4MPA
			G	0~10MPA
			H	0~16MPA
			J	0~40MPA
管道材質				0	碳鋼
				1	304不銹鋼
				2	12CrMOV
				3	其它
輸入信號					A	無輸出
					B	4~20MA
					C	RS485 MODBUS

5、結束語：
 鑒于該節(jié)流裝置同其他(傳統(tǒng))節(jié)流裝置特別是孔板相比, 具有、節(jié)能等各種優(yōu)越性 ,同時由于需要的直管段短以及其多孔的特點 ,測量范圍和適用場所大大拓展。因而有望成為新一代的節(jié)能型的節(jié)流裝置。但其推廣之路還很長 ,雖已取得國外專利, 但未進入標準范圍的問題還有待解決。