平衡孔板流量計
平衡孔板流量計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)流裝置相比, 其具有精確、節(jié)能等各種優(yōu)越性。因 此, 從航天迅速被推廣到石化、化工、冶金、電力、醫(yī)藥、造紙和各種工業(yè)應(yīng)用中。
平衡流量計除具有標準節(jié)流裝置簡單、可靠、安全、適用面廣等優(yōu)點外還具有精度高、直管段短、量程比寬、永久壓力損失小等優(yōu)點, 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)測量中具有廣泛的發(fā)展前景。
1 傳統(tǒng)節(jié)流裝置的局限性
流量是過程控制四大參量( 流量、壓力、溫度、液位) 中的重要參數(shù)之一, 由于工況的復(fù)雜性使得流量測量裝置種類繁多。流 量儀表選擇和應(yīng)用始終是一個技術(shù)難點。傳統(tǒng)節(jié)流裝置經(jīng)過標準化已70 多年, 但在設(shè)計和應(yīng)用上不斷暴露出不足之處, 下面以孔板為例進行說明:
(1) 精度和重復(fù)性屬于中下等水平, 節(jié)流件精度為1% ～ 2%,受安裝條件和使用條件的影響精度更低。
(2) 量程比窄, 一般量程比僅3∶1。(3) 有較長的直管段要求, 根據(jù)不同的
流通孔徑和不同的阻流件位置會有所不同, 通常最小要求前10D后5D 的直管段長度來整定流場。
(4) 永久壓力損失很大, 為差壓值的60%～100%。
(5) 孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度, 因此對腐蝕、磨損、結(jié)垢敏感, 長期使用精度難以保證, 需每年拆下強檢一次。
2 流量儀表優(yōu)化配置的首選
差壓式流量計是適用性最廣的流量計, 平衡流量計是目前最先進的差壓式流量計。平衡流量計源自美國航天飛機主發(fā)動機測液氧流量計。它采用獨特的等雷諾數(shù)、動量平衡原理, 將孔板的單孔改為等雷諾數(shù)多孔結(jié)構(gòu), 增加節(jié)流件厚度和加工精度, 構(gòu)造簡潔, 性能優(yōu)越。平衡流量計精度等級為±0.3%、± 0.5%、± 1.0%, 重復(fù)性為
±0.1%,永久壓損為同等條件下孔板的1/2～ 1/3, 直管段要求為0.5D ～ 2D, 量程比為
10∶1 ～30∶1, 使用壽命是孔板的5 倍, 是目前性價比最高的流量計。
3 平衡流量計在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢
(1) 平衡流量計的精度高, 平衡流量計的精度高可以做到± 0.3% 和±0.5%, 精密的加工管段和取壓裝置使安裝使用精度大大的提高。若普遍采用平衡流量計, 將顯著降低浪費和污染排放。精度間接增效= 成品產(chǎn)量×統(tǒng)積時間×計量儀表綜合精度提高產(chǎn)品單價。
示例:DN200 的蒸汽管道, 壓力p=1 MPa (表壓),蒸汽流速v=31.6 m/s, 蒸汽單價為0.15元/kg 。原采用標準孔板, 現(xiàn)改用平衡流量計。
根據(jù)流速v=31.6 m/s, 管道內(nèi)徑和蒸汽在1 MPa(表壓) 下的密度,可計算得到蒸汽質(zhì)量流量為19767 kg/h 。由于平衡流量計儀表精度比標準孔板的精度提高0.7%, 以300天/年計算,可減少錯計費用為:19767×0.007×24×300×0.15=149439元/年。
這表明, 由于采用高精度的平衡流量計, 該系統(tǒng)每年可精度增效近15 萬元。
(2) 直管段要求低, 節(jié)省用戶的一次投資, 平衡流量計的傳感器能將流場平衡調(diào)整為穩(wěn)定的流場, 大大縮短了對直管段的要求。
直管道的節(jié)省直接的節(jié)省了占地費用, 安裝費用, 施工費用, 維護和運行費用, 在鋼材日益漲價的今天, 給用戶節(jié)省了長的直管段也就為用戶節(jié)省了大量的投資。
(3) 永久壓力損失降低,為用戶降低運行成本, 流量計作為一個測量元件, 本身也是一個耗能元件。流量計的運行成本包括測量精度成本和介質(zhì)輸送成本。介質(zhì)輸送成本是介質(zhì)輸送過程消耗的能量, 主要由測量元件造成的永久壓力損失為標志, 運行輸送成本是一筆很大的開支, 但容易被忽略, 因為它不在一次投資里體現(xiàn), 但在動態(tài)投資里面遠遠超過儀表的一次投資！
平衡流量計的永久壓損約為孔板的1/3 ～ 1/4 。例如: 一臺DN200 的孔板測蒸汽,若差壓值為50 kPa,永久壓損為30 kPa, 單表運行能耗約為2 萬元/ 年; 平衡流量計
永久壓力損失約為10 kPa, 運行能耗約為7000 元/ 年,相對節(jié)能60% ～70%。
(4) 寬的量程比和長期的穩(wěn)定性是精確計量的基礎(chǔ)。量程的范圍決定了精確測量流量的范圍, 量程比過窄, 當運行在量程比之外的小流量的時候, 不能精確的測量就意味著貿(mào)易計量中物料的損失和物料配比的不平衡, 平衡流量計突破了傳統(tǒng)節(jié)流裝置的局限, 常規(guī)測量的量程比能做到10∶1, 選擇合適的參數(shù)可以做更高的量程比; 平衡流量計無活動部件, 不易被磨損, β 可以長期保持不變, 大大的延長了檢定周期和節(jié)省了檢定費用, 并其壽命是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5～10倍。
(5) 耐臟污,適用范圍廣,多孔對稱的平衡設(shè)計, 減少了紊流剪切力和渦流的形成也減少了死區(qū)的形成, 減少了流通孔被堵的機會, 這樣就可以減少檢查、更換流量計的費用。
綜上所述, 采用平衡流量計來優(yōu)化流量儀表配置, 將有效提高過程控制系統(tǒng)精度; 降低永久壓損節(jié)約運行能耗; 減少安裝直管段節(jié)約一次投資; 延長使用壽命; 降低維護量節(jié)約二次投資。給項目帶來綜合經(jīng)濟效益和顯著節(jié)能減排效果。平衡流量計在今后的流量測量中將占有重要位置。
差壓式流量計是適用性最廣的流量計, 平衡流量計是目前最先進的差壓式流量計。平衡流量計源自美國航天飛機主發(fā)動機測液氧流量計。它采用獨特的等雷諾數(shù)、動量平衡原理, 將孔板的單孔改為等雷諾數(shù)多孔結(jié)構(gòu), 增加節(jié)流件厚度和加工精度, 構(gòu)造簡潔, 性能優(yōu)越。平衡流量計精度等級為±0.3%、± 0.5%、± 1.0%, 重復(fù)性為
±0.1%,永久壓損為同等條件下孔板的1/2～ 1/3, 直管段要求為0.5D ～ 2D, 量程比為
10∶1 ～30∶1, 使用壽命是孔板的5 倍, 是目前性價比最高的流量計。
3 平衡流量計在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢
(1) 平衡流量計的精度高, 平衡流量計的精度高可以做到± 0.3% 和±0.5%, 精密的加工管段和取壓裝置使安裝使用精度大大的提高。若普遍采用平衡流量計, 將顯著降低浪費和污染排放。精度間接增效= 成品產(chǎn)量×統(tǒng)積時間×計量儀表綜合精度提高產(chǎn)品單價。
示例:DN200 的蒸汽管道, 壓力p=1 MPa (表壓),蒸汽流速v=31.6 m/s, 蒸汽單價為0.15元/kg 。原采用標準孔板, 現(xiàn)改用平衡流量計。
根據(jù)流速v=31.6 m/s, 管道內(nèi)徑和蒸汽在1 MPa(表壓) 下的密度,可計算得到蒸汽質(zhì)量流量為19767 kg/h 。由于平衡流量計儀表精度比標準孔板的精度提高0.7%, 以300天/年計算,可減少錯計費用為:19767×0.007×24×300×0.15=149439元/年。
這表明, 由于采用高精度的平衡流量計, 該系統(tǒng)每年可精度增效近15 萬元。
(2) 直管段要求低, 節(jié)省用戶的一次投資, 平衡流量計的傳感器能將流場平衡調(diào)整為穩(wěn)定的流場, 大大縮短了對直管段的要求。
直管道的節(jié)省直接的節(jié)省了占地費用, 安裝費用, 施工費用, 維護和運行費用, 在鋼材日益漲價的今天, 給用戶節(jié)省了長的直管段也就為用戶節(jié)省了大量的投資。
(3) 永久壓力損失降低,為用戶降低運行成本, 流量計作為一個測量元件, 本身也是一個耗能元件。流量計的運行成本包括測量精度成本和介質(zhì)輸送成本。介質(zhì)輸送成本是介質(zhì)輸送過程消耗的能量, 主要由測量元件造成的永久壓力損失為標志, 運行輸送成本是一筆很大的開支, 但容易被忽略, 因為它不在一次投資里體現(xiàn), 但在動態(tài)投資里面遠遠超過儀表的一次投資！
平衡流量計的永久壓損約為孔板的1/3 ～ 1/4 。例如: 一臺DN200 的孔板測蒸汽,若差壓值為50 kPa,永久壓損為30 kPa, 單表運行能耗約為2 萬元/ 年; 平衡流量計
永久壓力損失約為10 kPa, 運行能耗約為7000 元/ 年,相對節(jié)能60% ～70%。
(4) 寬的量程比和長期的穩(wěn)定性是精確計量的基礎(chǔ)。量程的范圍決定了精確測量流量的范圍, 量程比過窄, 當運行在量程比之外的小流量的時候, 不能精確的測量就意味著貿(mào)易計量中物料的損失和物料配比的不平衡, 平衡流量計突破了傳統(tǒng)節(jié)流裝置的局限, 常規(guī)測量的量程比能做到10∶1, 選擇合適的參數(shù)可以做更高的量程比; 平衡流量計無活動部件, 不易被磨損, β 可以長期保持不變, 大大的延長了檢定周期和節(jié)省了檢定費用, 并其壽命是傳統(tǒng)節(jié)流裝置的5～10倍。
(5) 耐臟污,適用范圍廣,多孔對稱的平衡設(shè)計, 減少了紊流剪切力和渦流的形成也減少了死區(qū)的形成, 減少了流通孔被堵的機會, 這樣就可以減少檢查、更換流量計的費用。
綜上所述, 采用平衡流量計來優(yōu)化流量儀表配置, 將有效提高過程控制系統(tǒng)精度; 降低永久壓損節(jié)約運行能耗; 減少安裝直管段節(jié)約一次投資; 延長使用壽命; 降低維護量節(jié)約二次投資。給項目帶來綜合經(jīng)濟效益和顯著節(jié)能減排效果。平衡流量計在今后的流量測量中將占有重要位置。