1、 HYPERLINK A+K平平衡流量量計的獨(dú)獨(dú)特性能能和典型型應(yīng)用周人（上上海科洋洋科技發(fā)發(fā)展有限限公司，上海 20001220）摘要：AA+K平衡流流量計采采用7孔63孔的的多孔孔孔板使流流體平衡衡節(jié)流，極大縮縮短了直管段段，從而而比標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)孔板大大大減少少誤差，提高檢檢測精度度。上海海科洋科科技發(fā)展展有限公公司為A+KK技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)國際領(lǐng)領(lǐng)先作了了多方努努力。關(guān)鍵字：A+K平衡流流量計，BFM（平衡衡流量計計）Uniqque Chaaraccterristticss annd TTypiicall Apppliicattionn off A+K BBalaanceed FFloww Meet

2、errZhouu Reen (Shaanghhai Keyyonttechhs DDeveeloppmennt CCo., Lttd. Shaanghhai, 20001220)Absttracct:A+KK Baalanncedd Fllow Metter makkes fluuid ballancced andd thhrotttleed bby uusinng mmultti-hholees oorifficee off 763 hholees. It greeatlly sshorrtenns tthe strraigght lenngthh, tthuss, iitreeducces

3、 mucch mmoree errrorrs tthann sttanddardd orrifiice andd immproovessthee acccurracyy off deetecctioon. Shaanghhai Keyyonttechhs DDeveeloppmennt CCo., Lttd. hass maade alll-rooundd effforrts to makke AA+K tecchnoologgy lleadd thhe IInteernaatioonall sttanddardd.Keywwordds: A+KK Baalanncedd Fllow Mett

4、er; BFFM(Ballancced Flow Metter)A+K平平衡流量量計是新新穎的差差壓式節(jié)節(jié)流裝置置1.1 A+K平衡流流量計的的發(fā)展A+K平平衡流量量計是美美國A+FFlowwTekk公司和和上海科科洋科技技發(fā)展有有限公司司的合作作產(chǎn)品。該產(chǎn)品品采用美美國馬歇歇爾航空空飛行中中心（NASSA MMarsshalll SSpacce FFligght Cennterr）針對對航天飛飛機(jī)的主主發(fā)動機(jī)機(jī)原料液氧氧測量而而設(shè)計發(fā)發(fā)明的一種新新型差壓壓式流量量傳感器器。該技技術(shù)是采采用使流流體流過過經(jīng)平衡衡優(yōu)化計計算而分分布的多多孔節(jié)流流孔后達(dá)達(dá)到平衡衡節(jié)流，故稱為為平衡流流量計（BFM

5、M：Ballancced Floow MMeteer）。上海科洋洋科技有有限公司司的每個個傳感器器都經(jīng)美美國A+FFlowwTekk公司的的優(yōu)化計計算確定定和提供供加工圖圖紙，此此外，A+K平衡流流量計已已擁有美美國和中中國的專專利證書書。故上上海科洋洋科技發(fā)發(fā)展有限限公司生生產(chǎn)的A+K平衡流流量計是是美國在在中國的的唯一正正宗技術(shù)術(shù)合作伙伙伴和代代理商。1.2AA+K平衡流流量計的的測量原原理平衡流量量節(jié)流裝裝置設(shè)計計原理是是基于伯伯努利能能量守恒恒定律，實(shí)現(xiàn)等等雷諾數(shù)數(shù)、動量量平衡。核心技技術(shù)是通通過一個個特殊優(yōu)優(yōu)化設(shè)計計的多孔孔圓盤節(jié)節(jié)流整流流傳感器器（平衡衡流量傳傳感器），與工工況流場

6、場配合，來完成成其優(yōu)越越性能的的（見圖圖1）。平衡衡流量傳傳感器每每個孔的的形狀、尺寸和和分布是是基于獨(dú)特的等雷雷諾數(shù)、動量平平衡公式式和實(shí)流流測試數(shù)數(shù)據(jù)，通通過流量量仿真優(yōu)優(yōu)化技術(shù)術(shù)（QMCC/MIIMT）定制，稱為函函數(shù)孔（Funnctiion Holle）。當(dāng)流流體穿過過圓盤的的函數(shù)孔孔時，流流體將被被平衡調(diào)調(diào)整，渦渦流被最最小化，形成圖圖2所示的的理想流流場，經(jīng)取取壓裝置置獲得穩(wěn)穩(wěn)定差壓壓信號。圖1 A+K平衡流量計結(jié)構(gòu)示意圖圖2 標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)孔板板和平衡衡流量計計流場示示意圖A+K平平衡流量量計的計計算公式式平衡流量量計與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)孔板板、文丘丘里一樣樣，根據(jù)據(jù)伯努利利方程計計算體積積流量和和

7、質(zhì)量流流量。質(zhì)量流量量計算公公式如下下：（1）式中，qqm實(shí)測測流量，kgs-1；C（BFM）流出系系數(shù)；BBFM氣體可膨膨脹系數(shù)數(shù)；p實(shí)測差差壓值，Pa；1流體介質(zhì)質(zhì)密度，kgm-3 ；dBBFM等效節(jié)節(jié)流孔直直徑，m；BBFM等效徑徑比，是是等效節(jié)節(jié)流孔直直徑與管管道內(nèi)徑徑之比。體積流量量按下式式計算：（2）式中，測量量體積流流量時溫溫度壓力力下的流流體密度度，kgm-33。qv體積流流量m3s-12平衡流流量計典典型應(yīng)用用2.1雙雙向測量量A+K平平衡流量量節(jié)流裝裝置的上上下游完完全對稱稱，沒有有標(biāo)準(zhǔn)孔孔板的下下游斜角角，因此此可作為為雙向流流體測量量，完全全解決了了特殊工工況時雙雙向流

8、介介質(zhì)的測測量難題題。見圖圖3。圖3 雙向流量測量原理例如，SShelll煤氣化爐的蒸汽流流量測量量，由于于SCGGP裝置置采用共用用汽包，在低負(fù)負(fù)荷或高高負(fù)荷時時，出現(xiàn)現(xiàn)兩側(cè)汽汽包液位位相差過過大，造造成雙向向流，為為此，可可采用雙雙向流流流量測量裝置置，既可可測量正正向時的的蒸汽流流量，也也可測量量反向時時的蒸汽汽流量，解決了了多年困困擾的雙雙向流流流量測量量問題。應(yīng)用時，正反向向流量的的測量可可采用同同一臺差差壓變送送器，也也可根據(jù)據(jù)正反向向最大流流量選用用兩臺差差壓變送送器測量量。下面面是流量量測量方方法。用一臺變變送器實(shí)實(shí)現(xiàn)雙向向流量測量量。當(dāng)正反向向最大流流量相同同時，可可選用同同

9、一臺差差壓變送送器測量量雙向流流量。用兩臺變變送器實(shí)實(shí)現(xiàn)雙向向流量測量量。當(dāng)正反向向流量不不等，或或需要用用兩臺顯顯示儀表表分別顯顯示正反反向流量量時，可可采用兩兩臺差壓壓變送器器，連接接到同一一取壓口口。也可可采用兩兩個取壓壓口和兩兩臺差壓壓變送器器實(shí)現(xiàn)雙雙向流量量測量。2.2大大量程比比滿足用用戶多種種需要在一些應(yīng)應(yīng)用場合合，常需需要大量量程比的的流量測測量。例例如，石石油化工工工業(yè)過過程中，一些流流體流量量的變化化范圍很很大，常常常大于于3:1，一些些應(yīng)用可可達(dá)6:1及以上上；天然然氣貿(mào)易易結(jié)算時時的量程程比可達(dá)達(dá)10:1或更高高。采用用常規(guī)流流量儀表表無法實(shí)實(shí)現(xiàn)大量量程比的的測量要要求

10、。而而標(biāo)準(zhǔn)孔孔板的量量程比為為3:1，與標(biāo)準(zhǔn)孔板板比，平平衡流量量計由于于寬雷諾諾數(shù)范圍圍和基本本量程比比寬，可可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)大量程程比精確確測量。2.3可可在線更更換節(jié)流流元件實(shí)實(shí)現(xiàn)多量量程平衡流量量計流量量閥產(chǎn)品品，類似似孔板閥閥，可在在線更換換平衡流流量傳感感器，滿滿足首次次檢定和和周期性性檢定要要求，適適合天然然氣等不不斷流介介質(zhì)大量程計計量，測測量量程程比可達(dá)達(dá)1000:1以上，一臺BFM相當(dāng)于于兩臺標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)孔板板的量程程，直管管段比孔孔板短10倍，使使用壽命命為孔板板的5倍。圖4 平平衡流量量計量閥閥2.4低低壓損降降低能耗耗平衡流量量計的多多孔對稱稱平衡設(shè)設(shè)計，減減少渦流流形成和和降低

11、流流阻，大大大降低低動能損損失。在在同樣工工況下，選用同同樣差壓壓值，與與標(biāo)準(zhǔn)孔孔板比較較，平衡衡流量計計可降低低1/221/3永久壓壓力損失失，從而而節(jié)省運(yùn)運(yùn)行能量量成本。因此，平衡流流量計是是典型的的節(jié)能型型儀表。2.5提提高儀表表精度及及節(jié)能降降耗計算算平衡流量量計的多多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)使流型型平衡，流出系系數(shù)穩(wěn)定定，降低低了渦流、振動和和信號，使計量量精度大大大提高高。經(jīng)上上海工業(yè)業(yè)自動化化儀表研研究院實(shí)實(shí)測，A+K平衡流流量計的的準(zhǔn)確度度為0.33%0.55%（標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)孔板為為1%）。對于流量量儀表，提高其其精度是是節(jié)能減減排降耗耗的重要要措施。這里舉舉兩個節(jié)節(jié)能降耗耗的具體體計算：【例一】

12、DNN2000的蒸汽汽管道，壓力pp=1MMPa(表壓)，蒸汽汽流速vv=311.6mm/s，蒸汽汽單價設(shè)設(shè)為 00.155元/kg。根據(jù)流速速v=311.6mm/s，管道道內(nèi)徑和和蒸汽在在1MPPa（表壓壓）下的的密度，可計算算得到蒸蒸汽質(zhì)量量流量為為197767kkg/hh。如果果測量精精度提高高0.77%，以300天/年計算算，則因因精度提高高可少支支付費(fèi)用用為：197667*00.0007*224*3300*0.115=11494439元/每年。上述計算算表明由由于采用用高精度度的流量量計，該該系統(tǒng)每每年就可可降耗近近15萬元，也減少少了不必必要的蒸蒸汽浪費(fèi)費(fèi)。【例二】DN2200的廢

13、水水排放管管，當(dāng)流流速v=11.5mm/s，流量Q=11693341kkg/hh如果將計計量儀表表的精度度從1%提高到0.55%，每年年（按300天計算算）可減減少廢水水排放60000噸，計計算如下下：1693341*0.55%*224*3300=606692776（kg/年）=60069.3（t/年）。2.6短短直管段段長度條條件下仍仍有高的的測量精精度在工程應(yīng)應(yīng)用中，滿足節(jié)節(jié)流裝置置直管段段長度要要求才能能保證測測量精度度，如標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)孔板板一般要要求前20DD/后6D，此時時能保證證1%精度。如具體體現(xiàn)場只只有前10DD/后3D，誤差差要增加加0.55%，則精精度變成成1.55%。采用用平衡

14、流流量計只只要求直直管段長長度為前前2D/后2D，則在在短直管管段時仍仍能保證證測量精精度為0.33%0.55%。2.7短短直管段段減少貴貴金屬的的應(yīng)用對于價格格昂貴的的工藝管管道，設(shè)設(shè)計時應(yīng)應(yīng)盡量縮縮短工藝藝管路。因此，工藝管管道上流流量計的的直管段段往往很很短，如如高溫高高壓強(qiáng)酸酸用的鋯鋯材、哈哈氏合金金，高溫溫高壓蒸蒸汽用的的鉻鉬合合金鋼，高流速速純氧氣用用的蒙乃乃爾和英英科奈爾爾合金，高高溫高壓壓強(qiáng)酸強(qiáng)強(qiáng)堿性的的煙氣、合成氣氣、含硫硫尾氣等等用的雙雙相鋼。采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)孔板板由于工工藝直管管段短而而影響測測量精度度。如果果采用A+K平衡流流量計則則不僅可可在前2D/后2D的情況況下保證證測

15、量精精度，還還可大大大節(jié)約貴貴金屬管管道材料料。已在在上海焦焦化廠鋯鋯材管路路，采用用減少自自控直管管段節(jié)約約貴金屬屬的成功功應(yīng)用案案例。2.8AA+K平衡流流量計是是蒸汽流流量測量量的最佳佳選擇對于蒸汽汽流量中中的凝水水，會凝凝聚在標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)孔板板前，影影響計量量準(zhǔn)確性性，而當(dāng)當(dāng)開停車車時，有有壓力的的蒸汽沖沖擊在凝凝水上會會產(chǎn)生水水錘發(fā)出出沖擊聲聲，嚴(yán)重重的會將將標(biāo)準(zhǔn)孔孔板沖擊擊變形。A+K平衡流流量計由于四四周有孔孔，凝水水會從下下部孔流流過（見見圖一），避免免了凝水水，亦避避防止了了水錘現(xiàn)現(xiàn)象發(fā)生生，更避避免了彎彎曲變形形。且A+KK平衡流流量計精精度0.3%0.5%，比標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)孔板的的1%

16、高。類似似地，對對含有氣氣泡的液液體可從從A+KK平衡流流量計的的上部孔孔通過。故在這這兩種情情況下，A+KK平衡流流量計均均為最佳佳選擇。2.9AA+K平平衡流量量計比文文丘里管管在工程程上更合合適在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)節(jié)流裝置置中，文文丘里管管所要求求的上、下游直直管段最最短，永永久壓力力損失最最小。它它的性能能穩(wěn)定、可靠性性高，且且能耗小小。所以以，對壓損低低、大管管徑、低低流速蒸蒸汽及各各類氣體體的流量量測量，通常選選用文丘丘里管。但是文文丘里管管體積大大、笨重重，工程程上加工工及安裝裝較困難難。A+K平衡流流量計比比文丘里里管更適適合在這些高高要求的的場合應(yīng)應(yīng)用，其體積和和重量約約為文丘丘里管的1

17、/55，價格格相當(dāng)，故在原原來選用文丘丘里管的的應(yīng)用場合合，可選選用A+K平衡流量量計。表表1是文丘里里管和A+K平衡流流量計主主要性能能的比較。表1文丘丘里管和和A+K平衡流流量計主主要性能能比較文丘里管管A+K平平衡流量量計直管道前4D后后4D前2D后后2D精度0.7%1.5%0.3%0.5%裝置長度度（DN4400）約22555mmm428mmm重量笨重中范圍度3:110:1130:1雷諾數(shù)范范圍7.551042001000000000壓力損失失10%30%差壓10%30%差壓使用介質(zhì)質(zhì)及應(yīng)用用特點(diǎn)液、氣、蒸汽都都從中間間孔通過過液體中的的氣泡從從上部孔通過過，蒸汽汽及氣體體中的氣氣泡從

18、下下部孔通過過。管徑范圍圍50112000mm15330000mm3 為AA+K平平衡流量量計領(lǐng)先先世界作作努力3.1AA+K平平衡流量量計的獨(dú)獨(dú)創(chuàng)結(jié)構(gòu)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)孔板板如果機(jī)機(jī)械加工工裝配偏偏差和現(xiàn)現(xiàn)場安裝裝焊接及及墊片、螺栓的的尺寸裝裝配不符符合ISOO51667/GGB26624.1標(biāo)準(zhǔn)，往往帶帶來很大大的附加加測量誤誤差（可可達(dá)3%5%），為為彌補(bǔ)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流流裝置的的不足，上海科科洋科技技發(fā)展有有限公司司通過引引進(jìn)消化化吸收創(chuàng)創(chuàng)新，將將BFM結(jié)構(gòu)采采用獨(dú)創(chuàng)創(chuàng)的無應(yīng)應(yīng)力加工工和裝配配技術(shù)，鎖定節(jié)節(jié)流元件件和取壓壓裝置的的相對位位置，最最大限度度消除加加工裝配配偏差、應(yīng)力形形變和現(xiàn)現(xiàn)場安裝裝偏差

19、，能保證證BFM在現(xiàn)場場安裝條條件下，再現(xiàn)工工廠和實(shí)實(shí)驗(yàn)室精精確度。3.2 與華華東理工工大學(xué)建建立聯(lián)合合流體實(shí)實(shí)驗(yàn)室隨著行業(yè)業(yè)對現(xiàn)場場安裝影影響量的的日益重重視，需需要告知知用戶流流量儀表表對現(xiàn)場場安裝各各種干擾擾條件下下的誤差差修正指指標(biāo)。業(yè)業(yè)內(nèi)公認(rèn)認(rèn)的美國國最新測測試標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)為APII22.2，在APII5.77基礎(chǔ)上上增加了了閥門干干擾和旋旋轉(zhuǎn)流等等測試項(xiàng)項(xiàng)目。為為更精準(zhǔn)準(zhǔn)測試BBFM性能，上海科科洋科技技發(fā)展有有限公司司和華東東理工大大學(xué)建立立聯(lián)合流流體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室，并并根據(jù)APII22.2的要求求，進(jìn)行行針對BFM的性能能測試，爭取早早日公布布，為A+K平衡流流量計進(jìn)進(jìn)入行業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)打打下基礎(chǔ)礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)獻(xiàn)：3 Baanlaanceed ffloww meeterr byy A+Floowteek, PPRR-5001-11