實(shí)驗(yàn)平衡流量計(jì)

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 平衡流量計(jì) 學(xué) 院： 學(xué)科專業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師: 起止周期： 提交日期： 摘要 21世紀(jì)的今天流量測(cè)量技術(shù)和儀表類型繁多，測(cè)量對(duì)象復(fù)雜多樣，決定了流量計(jì)在應(yīng)用技術(shù)上的復(fù)雜性。它不是簡(jiǎn)單地將流量計(jì)安裝好，開表投運(yùn)就一定能達(dá)到測(cè)量目的。在流量計(jì)使用存在現(xiàn)場(chǎng)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(yīng)地測(cè)量誤差。因此流量測(cè)量是一種強(qiáng)烈依賴于使用條件地測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)室，渦輪流量計(jì)可以得到極高地精確度，但是在使用現(xiàn)場(chǎng)，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(jìn)行正常測(cè)量。平衡流量計(jì)的出現(xiàn)很大程度上適應(yīng)市場(chǎng)需求。關(guān)鍵詞：流量，測(cè)量，平衡

2、流量計(jì) 目 錄目 錄11流量測(cè)量概述1 2平衡流量計(jì)1 3平衡流量計(jì)工作原理2 4 平衡流量計(jì)特點(diǎn)5 5平衡流量計(jì)應(yīng)用7 6平衡流量計(jì)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(jié)體會(huì) .138參考文獻(xiàn). 13 11、 流量測(cè)量概述 在生產(chǎn)過程中，流量是需要經(jīng)常測(cè)量和控制的重要參數(shù)之一。流量測(cè)量技術(shù)與儀表是廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、生物技術(shù)、海洋氣象、江河湖泊、科學(xué)試驗(yàn)等領(lǐng)域的必不可少的技術(shù)。流量是表征流體流過管道某一截面的數(shù)量。單位時(shí)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(cè)流量的儀表叫流量計(jì)，把檢測(cè)總量流量的儀表叫計(jì)量表。流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，所以流量檢測(cè)過程與流體流動(dòng)狀態(tài)、流體的物理性質(zhì)、流體的工作條件、流量計(jì)前后直管段的長(zhǎng)度等有關(guān)。因此確定流量測(cè)量方法、選擇流量?jī)x表，都要綜合考慮，才能達(dá)到理想的測(cè)量要求。2、 平衡流量計(jì) 平衡流量計(jì)是一種革命性的差壓式流量?jī)x表，其工作原理與其他差壓式流量計(jì)一樣，都是基于密封管道中的能量轉(zhuǎn)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(jì)幾乎適用于所有流體測(cè)量，是流體測(cè)量技術(shù)的一場(chǎng)革命，目前平衡流量計(jì)已經(jīng)廣泛應(yīng)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(jì)是

4、第三代節(jié)流裝置，這種流量計(jì)的測(cè)量精度是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的510倍，流動(dòng)噪聲降低到1/15，永久壓力損失約為1/3，壓力恢復(fù)快2倍，最小直管段可以小至0.5D，沒有活動(dòng)的部件，安裝和使用非常方便簡(jiǎn)單，可省去大直管段，大大減少流體運(yùn)行所需的能量消耗，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的節(jié)能儀表。3、平衡流量計(jì)工作原理衡流量計(jì)的基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(jī)床進(jìn)行精確開孔保證流體流動(dòng)狀態(tài)達(dá)到動(dòng)量、動(dòng)能和熱焓等性能的平衡，這些性能是標(biāo)準(zhǔn)孔板或仿造產(chǎn)品所無法達(dá)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(huì)造成測(cè)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(diǎn)a和b的能量保持不變，即：對(duì)水平管道等特定情況，可簡(jiǎn)化為：根據(jù)連續(xù)性方程，有： 因此，管道中流動(dòng)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(cè)元件直接檢測(cè)，因此，根據(jù)截面積的改變和檢測(cè)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(duì)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(duì)平衡流量計(jì)，有流量方程：超壓縮因子Y：其中，徑比與上述計(jì)算相同。根據(jù)能量守恒，總動(dòng)能不變。有：因此，對(duì)任何流體，伯努利方程可表示為：對(duì)于平衡流量計(jì)，有動(dòng)量和動(dòng)能的修正因子可計(jì)算。但對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板，則由于流體的渦

6、流大，使動(dòng)量和動(dòng)能修正因子的計(jì)算無法進(jìn)行，因此，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)能和動(dòng)量的平衡，使精度降低。圖1是標(biāo)準(zhǔn)孔板和平衡流量計(jì)的流路分布。 圖1 ：標(biāo)準(zhǔn)孔板和平衡流量計(jì)的流路分布4、平衡流量計(jì)特點(diǎn)(1) .測(cè)量精度高 由于平衡流量傳感器具有多孔結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，能對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行平衡，降低渦流、振動(dòng)和信號(hào)噪聲，流場(chǎng)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(shí)流標(biāo)定，傳感器精確度可達(dá)±0.3、±0.5，適用于貿(mào)易計(jì)量場(chǎng)合。 幾何尺寸檢驗(yàn)，傳感器精確度可達(dá)±0.5、±1.0，適用于過程控制場(chǎng)合。 平衡流量計(jì)加工重復(fù)性極高，與傳

7、統(tǒng)節(jié)流裝置一樣，在實(shí)流標(biāo)定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，可以實(shí)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(chǎng)平衡，調(diào)整穩(wěn)定，且壓力恢復(fù)比傳統(tǒng)節(jié)流裝置快兩倍，大大縮短了對(duì)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(duì)于特殊或昂貴的管道，采用平衡流量計(jì)可以省去大量的直管段。 (3).永久壓力損失低 平衡流量計(jì)的對(duì)稱平衡設(shè)計(jì)，減少了渦流的形成和紊流摩擦，降低了動(dòng)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(dāng)大的運(yùn)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(jì)極大提高了測(cè)量量程比.研究結(jié)果顯示，雷諾數(shù)大于50000時(shí)

8、，選擇合適的孔徑參數(shù)，平衡流量計(jì)無上限，根據(jù)工業(yè)測(cè)量實(shí)際應(yīng)用的需要，常規(guī)測(cè)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(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性好 平衡流量傳感器能將流場(chǎng)平衡穩(wěn)定，使重復(fù)性大大提高,可達(dá)到±0.1。 平衡流量計(jì)多個(gè)流通孔分散受力，無銳角磨損，其值長(zhǎng)期保持不變，長(zhǎng)期穩(wěn)定性非常好；整個(gè)儀表無可動(dòng)部件，使用壽命比傳統(tǒng)節(jié)流裝置延長(zhǎng)了510倍。 (6).耐臟污不宜堵 多孔對(duì)稱的平衡設(shè)計(jì)，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(gè)孔，減少了流體孔被堵塞的機(jī)會(huì)。 (7).測(cè)量范圍寬 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們知道：平衡流量計(jì)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(biāo)準(zhǔn)孔板的升級(jí)換代產(chǎn)品，以提高測(cè)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(jià)為0.15元/kg。原采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，現(xiàn)改用平衡流量計(jì)。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(jì)算得到蒸汽質(zhì)量流量為19767kg/h。由于平衡流量計(jì)儀表精度比標(biāo)準(zhǔn)孔板的精度提高0.7%，以300天/年計(jì)算（下同），則因精度提高可少付費(fèi)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(jì)，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(biāo)準(zhǔn)孔板需要足夠的直管段，以提高測(cè)量精度，而平衡流量計(jì)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(shè)備的供能。儀表本身是耗能設(shè)備，采用平衡流量計(jì)代替標(biāo)準(zhǔn)孔板，由于平衡流量計(jì)的永久壓損是標(biāo)準(zhǔn)孔板的一半到三分之一。因此，對(duì)采用變頻泵和風(fēng)機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合，用平衡流量計(jì)代替標(biāo)準(zhǔn)孔板時(shí)，可采用PFC控制變頻電動(dòng)機(jī)，降低能耗。5、平衡流量計(jì)應(yīng)用 平衡流量計(jì)工作溫度，壓力取決于管道和法蘭的材質(zhì)和等級(jí)，工作溫度最高可達(dá)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(cè)量效果最佳。 平衡流量計(jì)可以測(cè)量汽液兩相、漿料、甚至固體顆粒測(cè)量，還可以測(cè)量雙向流。 平衡流量計(jì)左右完全對(duì)稱，因此可以十分方便地測(cè)量雙向流。 可應(yīng)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(cè)量。6、平衡流量計(jì)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(duì)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(diǎn)2)防止差壓變送器的正負(fù)、壓室過壓請(qǐng)

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(jì)正壓則引壓管導(dǎo)入三閥組接至差壓變送器的正壓室，將平衡流量計(jì)負(fù)壓側(cè)引壓管導(dǎo)入三閥組接至差壓變送器的負(fù)壓室差壓變送器在工藝管道上的安裝位置與被測(cè)介質(zhì)有關(guān)，為了獲得較好的安裝效果，應(yīng)注意考慮下面情況A 防止變送器與腐蝕性或過熱的被測(cè)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(fù)壓兩側(cè)引壓管的長(zhǎng)度應(yīng)盡量相同D 正負(fù)壓兩側(cè)引壓管內(nèi)的液柱壓頭應(yīng)保持平衡E 引壓管安裝在溫度梯度和溫度波動(dòng)最小的地方測(cè)量液體流量時(shí)，差壓變送器應(yīng)安裝在被測(cè)管道的旁邊或下面，以便氣泡排入管道中測(cè)量氣體流量時(shí)，差壓變送器應(yīng)安裝在被測(cè)管道的旁邊或上面，以

13、便積聚的液體容易流入管道中測(cè)量蒸汽流量時(shí)，差壓變送器應(yīng)安裝在被測(cè)管道的下面，以便冷凝水能充滿在引壓管中。應(yīng)特別注意，測(cè)量蒸汽或其它高溫介質(zhì)時(shí)，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(cè)量過熱蒸汽介質(zhì)時(shí)，必須要加溫度一體化變送器和壓力變送器，進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。測(cè)量飽和蒸汽介質(zhì)時(shí)，必須要加壓力變送器，進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。2、 測(cè)量天然氣、煤氣介質(zhì)時(shí)，必須要加壓力變送器進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，而且要用加安全柵及防爆裝置的變送器。3、 測(cè)量熱水介質(zhì)，需要有熱量顯示時(shí)，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(cè)管道上，必須再平

14、衡流量計(jì)前5D 只管段或或后2D 直管段以外溫度探頭頂端應(yīng)插入超過管徑二分之一，以保證測(cè)量精度。 5、 差壓變送器的 力取壓點(diǎn)，必須在平衡流量計(jì)前5D 直管觀段或后2D 直管段以外，其間安裝開關(guān)閥。7. 總結(jié)體會(huì)： 這次設(shè)計(jì)體會(huì)最深的就是在完全自由的條件下進(jìn)行學(xué)習(xí)，遇到不懂的知識(shí)可以隨時(shí)查閱資料，上網(wǎng)查資料，可以學(xué)到很多書本以外的知識(shí)，同時(shí)也鞏固了課堂上學(xué)的知識(shí)。對(duì)今后工作或者繼續(xù)學(xué)習(xí)感覺會(huì)有很大幫助。此外在這次課設(shè)中由于開始對(duì)一些知識(shí)的不理解從而造成了一些比必要的錯(cuò)誤，特別在對(duì)原理分析的時(shí)候，那些規(guī)定的數(shù)據(jù)是在此以前沒有掌握的，正因?yàn)檫@個(gè)課程設(shè)計(jì)，我對(duì)那些知識(shí)已經(jīng)完全了解，這樣在對(duì)我今后設(shè)計(jì)中應(yīng)該有很大的幫助。 8.參考文獻(xiàn)（1） 王俊杰、王家楨檢測(cè)技術(shù)與儀表（第2版）M 武漢理工大學(xué)出版社 2009（2） 王池 、王自和流量測(cè)量技術(shù)全書M 化學(xué)工業(yè)出版社 2012（3）紀(jì)綱流量測(cè)量?jī)x表應(yīng)用技巧M 化學(xué)工業(yè)出版社 M 2008（4）孫淮清、王建中 流量測(cè)量節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)M 化學(xué)工業(yè)出版社 2000（5） 王明濤 中國儀器儀表學(xué)會(huì)東北過程自動(dòng)化設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì)第二十次年會(huì)暨2010年學(xué)術(shù)會(huì)議C 2010（6） 邵思 中國石油和化工自動(dòng)化第