多孔平衡节流装置设计选用

    1　测量原理

    多孔平衡节流装置是一个多孔的圆盘节流整流器,安装在管道的截面上,每个孔的尺寸和分布基于独特的公式和测试数据定制,称为函数孔。当流体穿过圆盘上的函数孔时,流体将被平衡整流,涡流被最小化,形成近似理想流体,通过常规的取压装置,可获得稳定的差压信号,根据伯努利方程计算出体积流量、质量流量。多孔平衡节流装置巧妙之处在于将多孔整流器和测量孔板合二为一,能最大限度地将流场平衡调整成理想状态,而将差压式流量计的优势发挥到极致,其结构原理如图1所示。

    在美国,多孔平衡节流装置已经广泛应用到天然气、炼油、化工、钢铁、发电和制药等行业,2006年底,上海科洋科技公司将平衡节流装置A+FLOWTEK产品引进中国。

    2　平衡节流装置的特点

    2.1　流量测量精度和范围

    在测量和控制各种物料进出装置的配比时,高精度测量设备将会显著提高物料平衡比率,提高成品率,降低浪费和污染排放,能耗也自然降低。流量计在工业生产中扮演极其重要的计量角色,例如:某石化企业工业用水测量误差为1.5%,1年计量误差带来的损耗: 1.5%×24 h×365 d×2 000 t/h×2元/t= 525 600元(约53万人民币)。1.5%误差不是很高,但长期的累积却不是小数目。若流量计普遍出现误差,则成品率会大大降低,带来巨大浪费。

    对于差压流量计,当选用精度0.2%的差压变送器,精度0.2%的流量演算器,可以得到±2.5%的系统精度。在使用1.5%精度的差压流量计的发展阶段,一般公认其量程比只能达到3∶1,但有不少研究者认为可以做到10∶1。

    多孔平衡节流装置经过实流标定使传感器精度达±0.30%,±0.50%。同时其常规测量量程比为10∶1。

    2.2　解决气体积液问题

    用来测量压缩空气等气体流量的较大口径孔板流量计,孔板前常有积水,影响测量准确度。解决节流件前积水的常用方法是将节流装置安装在垂直工艺管上,或改用圈缺孔板或偏心孔板。而多孔平衡节流装置因其本身多孔的结构特点可以根本解决节流件前积水的问题,而又因为这是其固有的特点而无需特制或特别处理,所以不会对测量造成任何不确定性。

    2.3　解决液体含杂质问题

    当流体中杂质含量较高,标准节流装置易因固形物沉积和对锐缘的磨损而失准,因而常采用契型节流件。而多孔平衡节流装置因其多孔的特点可以消除固形物的沉积;因其平衡(无锐缘)的特点可以解决锐缘磨损现象。较好地解决了液体含杂质的问题。

    2.4　减少永久压力损失及液态气体测量应用

    流量计的运行成本包括测量精度成本和介质输送成本,测量精度成本是因计量不准确造成的贸易结算损失,对于贵重介质而言,精度成本十分重要;介质的输送成本是介质输送过程消耗的能量,主要由测量元件造成的永久压力损失为标志,就液体、气体和蒸汽等介质而言,运行成本是一笔很大的开支(泵和压缩机所消耗的电能),它容易被忽略,因为它不在一次投资里体现,但在动态投资里远远超过仪表的一次投资。例如: 1台DN200的孔板测蒸汽,若差压值为50 kPa,永久压损为30 kPa,单表运行能耗约为2万元/年;平衡节流装置永久压力损失约为10 kPa,运行能耗约为7 000元/年,相对节能60%~70%。