多孔平衡式流量计
多孔平衡流量计
JYPH系列平衡流量计对传统节流装置进行了极大的改进，具有平衡整流的显著特征。传统节流装置只有一个流通孔径，节流后使流体失去了理想状态；而平衡流量计有多个函数孔径，能最大限度地把流场平衡整流成理想流体，从而将差压式流量计的优势发挥的淋漓尽致。平衡流量计几乎适用于所有流体测量，是流体测量技术的一场革命，目前平衡流量计已经广泛应用到石油、化工、冶金、电力、天然气、水处理等行业。
产品原理
平衡流量计是一种革命性的差压式流量仪表，其工作原理与其他差压式流量计一样，都是基于密封管道中的能量转换原理：在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比；用测出差压值根据伯努利方程即可计算出管道中的流量。平衡流量传感器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是基于特殊的公式和测试数据而定制的，称为函数孔。当流体穿过圆盘的函数孔时，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。
平衡流量计的特点
1、测量精度是标准孔板的5～10倍
2、流动噪声是标准孔板的1/15
3、永久压力损失是标准孔板的1/3
4、压力恢复比标准孔板快2倍
5、最小直管段可以小于0.5D
一、线性度高、重复性好
平衡流量传感器具有对称多孔结构特点，能对流场进行平衡，降低了涡流、振动和信号噪声，流场稳定性大大提高，使线性度比孔板提升了5～10倍，重复性提高了54％，为0.15％，从其综合性能来看，平衡流量计属于高档流量计行列。
5:1量程比时，线性度可达±0.3％；
7:1量程比时，线性度可达±0.5％；
10:1量程比时，线性度可达±1.0％
二、直管段要求低
平衡流量传感器由于流场稳定，且压力恢复比孔板快两倍，大大所短了对直管段的要求其前后直管段一般为前3D后1D，最小可以小于0.5D，从而省去大量直管段，尤其是特殊昂贵的材料的管道。
三、减少永久压力损失
多孔对称的平衡设计，减少了紊流剪切力和涡流的形成，降低了动能的损失，在同样的测量工况下，与孔
板相比减少了2.5倍的永久压力损失，从而节省了相当大的运行能量成本，是一种节能型仪表，值得大量推广。
四、耐脏污不易堵
多孔对称的平衡设计，减少了紊流剪切力和涡流的形成，从而大大降低了滞留死区的形成，保证脏污介质顺利通过多个孔，减小了流体孔被堵塞的机会。
五、可直接替换孔板
其与孔板具有相同的使用方法和外形，因此可以直接进行替换，不需要任何配管的变化和相关仪表的更改，很适合全厂能源计量改造中将孔板改为平衡流量计。
六、流量测量范围宽
根据试验结果，我们了解到：平衡流量计的性能，使其流速可以从最小到音速；其最小雷诺数可低于200，最大雷诺数大于107；β值可选0.25～0.90。
七、长期稳定性好
由于其紊流剪切力的明显减小，大幅度降低了介质与节流件直接的摩擦，其β值长期保持不变，整个仪表无可动部件，因此可以长期保持稳定性。
八、可测高温高压介质
与孔板等节流装置一样，工作温度压力取决于管道和法兰的材质和等级，工作温度可达850℃，工作压力可达42MPa。
九、可测复杂工况介质
由于其特殊的结构设计，使其具有特殊的性能，它可以进行气液两相，各种混合气体（如瓦斯、沼气、煤气等等）、各种低温气体（如LNG、液氮、液氧、液氩、液氢、液氯、液化乙烯、液化石油气等等）、气液两相介质（如湿气）、浆料、多相水流、震动水流、电磁干扰介质和双向流（因为平衡流量计左右完全对称）。
产品选型：
一、统一的高精度流量测量，将提高物料和能源平衡比：
平衡流量传感器经过实流标定，传感器精度可达±0.30％、±0.50％，适用于贸易计量场合；用几何尺寸检定，传感器精度可达±0.50％、±1.00％，适用于过程控制场合。
平衡流量计将传统取压对夹法兰改为精密加工管段和取压装置，使得传感器精度和现场安装使用精度大大提高。经验和现状告诉我们，由于流量测量的复杂性，及使用多种流量仪表，常常会带来物料和能源计量的不平衡，令许多用户十分头痛。若普遍采用A+K平衡流量计，用统一的高测量精度表测量和控制各种物料的进出装置的配比，通过优化工艺，将会显著提高整个生产的物料平衡比率，提高成品率，降低浪费和污染排放，能耗也自然降低。综合物料平衡比率只要提高1%，对整个项目来说就是巨大的经济效益，而流量计在其中实际扮演非常重要的计量角色。
二、直管段要求最低，可以节省大量的管道和相关费用：
平衡流量传感器能将流场平衡调整稳定，且压力恢复比传统节流装置快两倍，大大所短了对直管段的要求。大多数情况下，其前后直管段为前2D后1D，最小0.5D。
若普遍采用平衡流量计，在基础设计时，就无需再设计几十个D长的直管段，在钢材大幅度涨价的背景下，长直管段将不再是小的成本，尤其是大口径管道，特殊昂贵的材料的管道，直管段的成本远远高过仪表价格。长直管段除一次性材料投资外，还意味着管道施工、保温材料费、安装支架、土地占用、维护、运行费用等都同步增加。按使用孔板前后共30D～40D 综合测算，对于常规压力等级DN100以上碳钢管道，长的前后直管段和配套费用就开始超过使用A+K平衡流量计的新增的一次性投资，越大的管径，直管段费用和配套费用相对越高，DN300时，约为流量计的2倍，DN500时，约为流量计的3倍，也就是说，对大多数测量管线，采用平衡流量计可以一次性节约相当于仪表价值项目一到两倍的投资，管径越大、材料越贵，节约越明显。
三、永久压力损失低，节省大量运行成本：
流量计作为一个测量元件，本身也是一个耗能元件。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，就液体等重介质和蒸汽等含能介质而言，运行输送成本是一笔很大的开支（泵消耗的电能），但容易被忽略，因为它不在一次投资里体现，但在动态投资里面远远超过仪表的一次投资！
相对传统节流装置孔板而言：
A+K平衡流量计精度提高5~10倍，可做计量级流量仪表使用；
1.5%误差不是大比例，长期的1.5%漏计、错计或多计不是小数目！
某石化企业工业用水一年测量误差：1.5%×24小时×365天×2000吨/小时×2元/吨＝525600元（～53万人民币）！
永久压力损失降低2.5倍，压力恢复为70%~90%，节能60%～70%；
一台DN200的孔板测蒸汽，若差压值为50KPa，永久压损为30KPa，运行费用约为2万元/年，节约70%就是14000元/年！
平衡流量计多孔对称的平衡设计，减少了涡流的形成和紊流摩擦，降低了动能损失，在同样的测量工况下，与传统节流装置相比减少了2.5倍的永久压力损失，接近文丘里管，从而节省了相当大的运行能量成本，是一种典型节能型仪表，值得大量推广。
四、量程比宽，重复性和长期稳定性好：
与传统节流装置相比，平衡流量计极大提高了测量量程比。美国研究结果显示：雷诺数大于50000时，选择合适的孔径参数，平衡流量传感器量程比不受限制。根据工业测量实际应用需要，常规测量量程比为10:1，10：1以上可以用多个变送器分段测量，可使量程比达到30：1、50:1或更高。
平衡流量传感器能将流场平衡稳定，使重复性大大提高，可达0.1％。
平衡流场大幅度降低了介质与节流件直接的摩擦，孔边缘结构为直角，不易磨损，其β值长期保持不变，大大延长检定周期，节省检定费用；整个仪表无可动部件，因此可以长期保持稳定性，使用寿命比传统节流装置延长5~10倍。
综上所述，若工业项目普遍采用A+K平衡流量计，可以大大提高物料平衡和能源计量平衡，提高成品率，节约项目一次投资，节省运行成本，具体量化测算，比较传统方案，采用BFM 可以一次性节约相当于一到两倍仪表价值的投资，每年节省相当于仪表价值一到到两倍的运行成本，还带来许多无形效益，是一个节能又节钱的好产品。
节能20%，减排10%是我国“十一五”规划建设节能环保型社会的硬指标，也是“一票否决”的一把手工程。国家印发的“十一五”十大重点节能工程实施两年来，从工艺更新到大型运行设备角度节能的措施基本都已用上了，预计工业过程控制节能和工艺介质运行的直接能耗节省措施将会马上被重视起来，而A+K平衡流量计将会成为一个非常合适的具有推广价值的节能仪表！
流量是过程控制四大参量（流量、压力、温度、液位）中的主要参量，由于介质和工况的复杂性，使得流量测量装置种类繁多，主要指标测量精度、重复性、量程比、直管段、永久压损各有千秋。流量仪表选择和应用始终是一个技术难点，从技术角度需要考虑5个主要因素：被测流体特性、生产工艺情况、安装条件、维护运行需求以及流量仪表的特性，从经济角度需要考虑一次性投资、安装维护成本、运行成本和使用寿命等。
以孔板、喷嘴、文丘里为代表的传统差压节流装置由于历史悠久，结构简单、牢固、性能稳定可靠，并且得到了国际标准化组织的认可，是全世界通用的，见《ISO5167.1－2003用差压装置测量流量第一部分：安装在充满流体的圆形截面管道中的孔板、喷嘴和文丘里管》。从使用数量上，差压式流量计占了一半以上的份额，应用范围极广，包括全部单相流体（液、气、蒸汽）、部分混相流，一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有用到，并且节流装置和差压显示仪表已实现专业化规模生产，现场维护和检修方便，群众基础极好。
然而，由于设计的历史局限性，以孔板为代表的传统节流装置，明显存在以下缺点：
1/精度和重复性属于中下等水平，精度为1%~2%，安装使用精度更低为2%~5%；
2/量程比窄，流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3∶1；
3/有较长的直管段要求40D~20D>S>10D～6D，一般都难以满足。尤其对较大管径，问题更加突出；
4/永久压力损失很大，为差压值的60%~100%，运行成本非常高；
5/孔板以内孔锐角线来保证精度，因此对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，需每年拆下强检一次；
6/采用法兰连接，易产生跑、冒、滴、漏问题，大大增加了维护工作量。
因此，全世界许多从事流量的专业人士都从不同的角度，对使用最广泛的差压式流量计进行设计改进。尽管各种创意层出不穷，但真正从原理上进行突破，进入工业应用的，并具有代表性的新型节流装置只有KV锥形流量计和A+K平衡流量计。
锥形流量计在美国已有20多年的历史，在中国有10年历史。它的节流原理与孔板相反，将孔板的边缘节流改为中央节流，通过在密闭管道中心线悬挂一个特制的流线型锥体来进行中央节流，用上游管壁和锥体尾部测量的差压来计算流量，可称为第二代节流装置。相对孔板而言，锥形流量计将精度和重复性、量程比都提高了许多，直管段也降低到3D>S>1D，永久压力损失比孔板略小，以上优势使得锥形流量计被国内用户逐渐接受。
锥形流量计的缺点是锥体为悬挂式，从结构上还是存在长期隐患，尾部大的涡流区容易形成振荡。加上锥形流量计锥体加工和装配尺寸很多，制造的一致性很难掌握，因此无法实现标准化生产，大口径表体笨重，制造成本相对昂贵。由于锥形流量计的基础专利保护已于2006年过期，因此国内最近两年突然出现了100多家低层次的简单仿制者，市场普遍出现恶性杀价竞争，产品质量参差不齐，给最终用户带来了巨大隐患。作为锥形流量计的市场导入者，和国内锥形流量计市场主导品牌“肯威斯Kingways Control”的所有者，我们上海科洋科技发展有限公司慎重提醒用户，谨慎选用市场上的锥形流量计并进行严格的资质审查和工厂业绩考察，不可采用简单的低价取胜招标机制。
平衡流量计是第三代节流装置，是美国国家航空航天局(NASA)下属马歇尔航空飞行中心（NASA-MSFC）针对航天飞机的主发动机液氧测量而设计发明的一种新型流量计，称为A+K 平衡流量计（BFM: Balanced Flow Meter）。这种流量计的测量精度是传统节流装置的5～10倍，流动噪声降低到1/15，永久压力损失约为1/3，压力恢复快2倍，最小直管段可以小于0.5D，没有活动的部件，安装和使用非常方便简单，可省去大直管段，大大减少流体运行所需的能量消耗，是一种具有广阔应用前景的节能仪表。
A+K平衡流量计(BFM)对传统节流装置进行了极大的改进，将节流原理由边缘节流改为平衡节流，是一种革命性的差压式流量仪表。平衡流量传感器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。当流体穿过圆盘的函数孔时，流体将被平衡调整，涡流被最小化，形成近似理想流体，通过标准取压装置，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。
平衡流量计巧妙的设计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，从而将差压式流量计的优势发挥到极至。由于有航天巨额科研经费的支持，2000年～2004年，NASA和QMC已经组织大量流量技术专家对平衡流量计进行了试验，约10万组流量测量数据反映出测试结果良好，产品性能令人欣慰。平衡流量计几乎适用于所
有流体测量，是流体测量技术的一场革命，其加工、制造安装可以像孔板一样实现标准化，有望成为节流装置新的国际标准。NASA已经于2004年获得产品发明系列专利，并于2006年获得总统颁发的发明大奖。
A+K平衡流量计已经广泛应用到美国天然气、炼油、气体行业、化工厂、钢铁厂、发电厂和制药厂也陆续使用，产品开始行销全世界。2006年底，上海科洋科技成为A+FLOWTEK中国总代理，将平衡流量计产品成功引进中国，并在上海建立一个合作加工基地，能以较优惠的价格提供符合美国标准的A+K平衡流量计。
由于A+K平衡流量计继承了传统节流装置的全部优点，回避了大部分缺点，又在测量性能上有质的飞跃。BFM奇妙之处在于可以产生与孔板接近的较大差压，便于信号测量；同时又可以使压损降至最小，节能降耗，可以覆盖90%的流量测量点。因此，作为一个工业项目，若在基础设计时，普遍采用A+K平衡流量计，将在提高物料平衡、节约项目投资和节省运行成本上产生显著果效。