平衡流量計

平衡流量計是一種較為特殊的差壓式流量儀表，源自2003年美國太空梭主發動機測液氧流量計，由美國NASA採用流量仿真技術設計和研發。它採用獨特的等雷諾數、增加節流件厚度和加工精度，使流動性能接近文丘里，構造依然簡潔、安全，性能有質的飛躍，巧妙的結構設計能在最短的直管段要求下，用相對較小的永久壓損換來較大的穩定差壓，實現高精度長期穩定測量。相比傳統節流裝置有了一定改進。該流量計具有平衡整流等顯著特徵，傳統節流裝置只有一個流通孔徑，節流後使流體失去了理想狀態，其工作原理與其他差壓式流量計一樣。

為了研究這項新技術，並把太空技術套用到民用領域，2003年起，NASA委託旗下A+Flowtek進行工業和商用領域的產品套用和技術開發，現在A+K平衡流量計已經廣泛套用到美國天然氣、煉油、化工、電力等行業。

2006年底，A+Flowtek與中國國內儀表公司攜手，在上海建立亞太地區的加工基地，已申請並獲得中國實用新型發明專利。

基本介紹

• 中文名：平衡流量計
• 外文名： Balanced Flow Meter;
• 工作原理：與其他差壓式流量計一樣
• 定義：革命性的差壓式流量儀表
• 特徵：平衡整流

簡介

都是基於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。

平衡流量感測器是一個多孔的圓盤節流整流器，安裝在管道的截面上，每個孔的尺寸和分布是基於特殊的公式和測試數據而定製的，稱為函式孔。

當流體穿過圓盤的函式孔時，流體將被平衡整流，渦流被最小化，形成近似理想流體，通過取壓裝置，可獲得穩定的差壓信號，根據伯努利方程計算出體積流量、質量流量。

特點

1.測量精度高

由於平衡流量感測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，流場穩定性大大的提高，表體採用特製的精密管道和專用取壓裝置，使精確度比傳統節流裝置提升了5－10倍。

經過實流標定，感測器精確度可達±0.3%、±0.5%，適用於貿易計量場合。

幾何尺寸檢驗，感測器精確度可達±0.5%、±1.0%，適用於過程控制場合。

平衡流量計加工重複性極高，與傳統節流裝置一樣，在實流標定數據基礎上，可以實現幾何尺寸檢定。

2.直管段要求低

平衡流量感測器能將流場平衡，調整穩定，且壓力恢複比傳統節流裝置快兩倍，大大縮短了對直管段的要求。大多數情況下直管段可以小至0.5D~2D，尤其對於特殊或昂貴的管道，採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，與傳統節流裝置比較，壓力損失較少了70%，接近文丘里管，從而節省了相當大的運行成本，值得大量推廣。

4.量程比寬

與傳統節流裝置相比,平衡流量計極大提高了測量量程比.研究結果顯示，雷諾數大於50000時，選擇合適的孔徑參數，平衡流量計無上限，根據工業測量實際套用的需要，常規測量量程比為10：1，選擇合適的參數可以做道30：1或更高。

5.重複性和長期的穩定性好

平衡流量感測器能將流場平衡穩定，使重複性大大提高,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β值長期保持不變，長期穩定性非常好；整個儀表無可動部件，使用壽命比傳統節流裝置延長了5－10倍。

6.耐髒污不易堵

多孔對稱的平衡設計，減少了紊流剪下力和渦流的形成，從而大大降低了死區的形成，保證髒污介質順利通過多個孔，減少了流體孔被堵塞的機會。

7.測量範圍寬

根據實驗結果，我們知道：平衡流量計的性能，使其流速可以從最小到音速，其最小雷諾數可低於200，最大雷諾數大於107；β值可選0.25～0.9。

8.適用範圍

平衡流量計工作溫度，壓力取決於管道和法蘭的材質和等級，工作溫度最高可達到850℃,42MPa。

適合極低溫流體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。

技術指標

管徑範圍：DN15~DN3000

精度：±0.3%、±0.5%、±1%；

直管段要求：0.5D~2D；

永久壓損：孔板的1/3~1/4；

量程比：10：1，合適的工況數據可以做到更寬；

重複性：0.1%；

Re範圍：200~107；

β範圍：0.25~0.9；

溫度範圍：金屬管道能承受的溫度，最高可達850℃；

壓力範圍：金屬管道能承受的壓力，最高可達42MPa；

耐髒污：特殊的設計和計算；

可以測量雙向流。

套用範圍

可套用於氣體、液體、氣液兩相，液態氣體、雙向流、髒污介質、漿料的測量。

平衡流量計的套用

平衡流量計，工業生產中的套用比較特殊，過去常用的就是節流裝置，但由於節流裝置存在著某種程度上的一些缺陷，比如：精度不高，比如在生產工藝上面的要求，計算方式，等等，所以現在工業生產中常用的就流量計較多一些。

這只是把平衡流量計對傳統節流裝置進行了極大的改進，並非說用平衡流量計就能完全取代節流裝置，改進與升級後的產品具有平衡整流等特徵，因為，節流裝置他只有一個流通孔徑，節流後使流體失去了理想狀態;而平衡流量計有多個函式孔徑，能最大限度地把流場平衡整流成理想流體，從而將差壓式流量計的優勢發揮的淋漓盡致

現在常用的平衡流量計，他幾乎適用於所有工業現場的流體測量，是流體測量技術的一場革命，目前平衡流量計已經廣泛套用到，自動化工程，控制現場，石油石化、冶金冶煉、火力發電、天然氣、水處理等行業.

平衡流量計的原理

平衡流量計就是一種的差壓式流量儀表，只不過在產品的性能與技術方面有所改進，同樣的道理也各有優缺點，但是他的工作原理與其他差壓式流量計還是一樣的，也都是基於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。

平衡流量感測器是一個多孔的圓盤節流整流器，安裝在管道的截面上，每個孔的尺寸和分布是基於特殊的公式和測試數據而定製的，稱為函式孔。

當流體穿過圓盤的函式孔時，流體將被平衡整流，渦流被最小化，形成近似理想流體，通過取壓裝置，可獲得穩定的差壓信號，根據伯努利方程計算出體積流量、質量流量，現在隨著工業自動化過程中的一些特殊要求，人們在生產生活方面的要求也在發生著變化，所以，平衡流量計和節流裝置也會同時存在於套用現場。

平衡流量計選型

AK	A+K平衡流量計
安裝形式		PP	管道式
		HF	管段對夾式
		FF	法蘭對夾式
		FW	焊接式
		PF	雙法蘭式
		SP	方管式

平衡流量計與孔板對比

平衡流量計幾乎適用於所有流體測量，是流體測量技術的一場革命，目前平衡流量計已經廣泛套用到石油、化工、冶金、電力、天然氣、水處理等行業。

平衡流量計是近年來新發展起來的新型流量計,在標準孔板的基礎上,採取四孔流通的方式,大大避免了標準孔板在現場使用壓損大,前後直管段需要長的缺點,而且在測量方面也比標準孔板精度有了很大的提高,下面就給大家詳細介紹下平衡流量計工業測量的優勢.

標準孔板流量計現場使用的時候,壓損大,前後直管段要求高是主要限制其發展的主要原因,但是平衡流量計由於其自身結構問題,從根本上實現了轉換,起壓損為標準孔板的1/4左右,直管段要求也僅為前3D後1D左右.常在1:3這樣,而現場測量範圍經常會超過這個範圍,這個在很多時候也限制了標準孔板的套用,而平衡孔板流量計範圍度正常比值大概在20:1這樣,有些時候,上限流量更是無限制,其最小雷諾數可低於200，最大雷諾數大於10 7；β值可選0.25～0.90。

平衡流量計現場測量採取對稱多孔結構,能對流體進行實際平衡,降低渦流和振動,相比孔板流量計現場測量,單是這些優點就提高了不少,同時測量範圍廣泛,從根本了解決了差壓式流量計的缺陷,是標準孔板的升級.

平衡流量計長期穩定性好,由於其紊流剪下力的明顯減小，大幅度降低了介質與節流件直接的摩擦，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定性.其次還具有標準孔板的所有測量優勢,適合高溫高壓的測量場合,基本適用於所有現場介質的測量