A+K平衡流量计简介以及测量不准确性分析

黄胜强 贠有谋

摘  要：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。该文主要介绍A+K平衡流量计的结构与原理，通过分析流量计计量的数据，结合现场实际情况分析测量不准确的具体原因，并进行深入探讨及提出整改方案。A+K平衡流量计是一款公认的低温液体计量流量计，应用于多数液氮、液氧流量测量。该文研究此流量计的结构、原理，并且结合现场实际使用情况重点分析此流量计在正常使用时产生不准确性的原因并进行分析，以及根据实际使用情况提出个人建议及整改措施。

关键词：流量计  结构与原理  不准确性  整改措施

中图分类号：TH81                           文献标识码：A                   文章编号：1672-3791（2020）09（b）-0069-03

Introduction to A+K Balanced Flowmeter and Analysis of Measurement Inaccuracy

HUANG Shengqiang  YUN Youmou

（Putian Haifa New Energy Co.， Ltd.， Putian， Fujian Province， 351156  China）

Abstract： A+K balanced flow meter （BFM） has greatly improved the traditional throttling device， and changed the throttling principle from edge throttling to balanced throttling. This article mainly introduces the structure and principle of the A+K balance flowmeter， analyzes the data measured by the flowmeter， and analyzes the specific reasons for the inaccurate measurement in conjunction with the actual situation on the spot， and conducts in-depth discussions and proposes rectification plans. A+K balance flowmeter is a recognized low-temperature liquid metering flowmeter used in most liquid nitrogen and liquid oxygen flow measurement. This article studies the structure and principle of this flowmeter， and focuses on analyzing the reasons for the inaccuracy of this flowmeter during normal use and combining with the actual use on site， and making personal suggestions and corrective measures based on the actual use.

Key Words： Flowmeter; Structure and principle; Inaccuracies; Corrective measures

1  A+K平衡流量計结构

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。

即，一套完整的平衡流量计计量装置=节流装置+压差变送器+显示装置。结构具体见图1。

2  A+K平衡流量计工作原理

A+K平衡流量计工作原理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。

差压式流量计计算公式：

Q v = CεΑ/sqr（2ΔP/（1-β4）/ρ1）                    （1）

其中：C为流出系数;

ε为可膨胀系数;

Α为节流件开孔截面积;

ΔP 节流装置输出的差压;

β为直径比;

ρ1为被测流体在I-I处的密度。

伯努利方程：

（2）

伯努利方程是由能量守恒推导而出，它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。根据能量守恒定律，流体因受力所得的能量+流体因引力做功所损失的能量=流体所得的动能。推论为：等高流动时，流速大，压力就小。

3  A+K平衡流量计优点

测量精度高、直管段要求低、永久压力损失低、量程比宽、重复性和长期的稳定性好、测量范围宽、适用范围广等。

3.1 直管段

直管段指流量计前后无弯曲的管段。平衡流量计由于流场稳定，且压力恢复比传统节流装置快两倍，大大缩短了对直管段的要求。传统直管段需要前5D，后3D的要求，而A+K平衡流量计的直管段可以小至0.5D～2D，具体参数根据厂家提供的安装要求。

3.2 节流装置

图2是焊接式节流装置，型号：AKFWD001*11MBM/CDEF。

节流装置中主要的构件是函数孔，函数孔即节流整流装置中的圆盘上的孔，具有分流与整流的特点，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。具体见图3。

3.3 EJA110A差压变送器

A+K平衡流量计的变送器——EJA110A差压变送器。由单晶硅谐振式传感器上的两上H形的振动梁分别将差压、压力信号转换成频率信号，送到脉冲计数器，再将两频率之差直接传递到CPU进行数据处理，经D/A转换器转换为与输入信号相对应的4～20mADC的输出信号，并在模拟信号上叠加一个BRAIN/HART数字信号进行通信。具体见图4。

3.4 引压管

引压管处于节流装置与变送器之间，将函数孔前后压差引到EJA110A差压变送器。长度足够的引压管可以使管内液体气化均匀，尽可能地减少气液两相体，保证变送器取值的准确性。具体见图5。

4  不准确性分析及建议整改措施

根据平衡流量计原理，在正常使用此平衡流量计的前提下，产生误差有以下几个方面原因。

4.1 管道中存在杂物

管径为DN25，β值为0.6，现场管道口径小，如果有杂物存在就会在节流装置前堵塞，造成流过节流孔差压过大，引起测量值虚高。

建议整改措施：拆开流量计检查节流装置函数孔是否有脏物堵塞，若有脏污对管线进行吹扫，确保管线内无杂物，在条件许可时可尽可能多次吹扫。

4.2 直管段过短

平衡流量计直管段在安装时应保持上游3D（D为管道公称直径），下游3D。直管段过短会扰动液氮经过取压装置时的流畅性，导致原有液氮形态不能迅速恢复，在节流装置前后形成涡流，最终影响流量计测量的准确性。

建议整改措施：对流量计的直管段进行更换，保证流量计上、下游直管段长度达到3D的要求。

4.3 引压管过短

液体在流量计取压口出来迅速气化，实际在引压管内就有可能存在气液两相体，影响测量的准确性。压力变送器不能承受-190℃的低溫，必须保证到达压力变送器的介质温度在常温以上。因此较长的引压管，引压管无弯曲部位，可以消除管内相体脉动，确保引压管内只有单相体存在。

建议整改措施：增加引压管长度至3m。

5  结语

通过研究A+K平衡流量计的结构与原理，结合现场安装情况和实际使用情况得出流量计测量不准确原因：管道存在杂物、直管段过短、引压管过短。根据不同的原因提出不同的整改措施：清理管线杂物、更换直管段、更换引压管，采取以上整改措施现场流量计的测量更加的精确，从而保证了对液体用量的实时监控，控制原料成本，真正做到降本增效。

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