以節(jié)流裝置為檢測元件的差壓式流量計是應用范圍廣泛，使用成熟，用量巨大的一類流量計，迄今仍在不斷發(fā)展。在工業(yè)應用，特別是蒸汽流量的測量中，孔板是使用泛的節(jié)流裝置。但在實際應用中， 由于具體工況的限制，以及孔板的壓損大、能耗高、量程比小、精度低、直管段要求長、易磨損、維護量大等諸多缺陷，使其越來越跟不上當今現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。美國國家航空*馬歇爾航空飛行中心設計發(fā)明的一種新型多孔平衡流量計作為第三代節(jié)流裝置， 簡稱A+K平衡流量計，使一次源的測量精度、重復性、可靠性都達到了一個的嶄新高度。
平衡流量計巧妙地將多孔整流器和測量孔板合二為一，能大限度地將流場平衡調整成理想狀態(tài)，從而將差壓式流量計的優(yōu)勢發(fā)揮到。其結構原理如圖1所示。
圖1 A+K平衡流量計結構原理圖
1 工作原理
A+K多孔平衡流量計的節(jié)流原理由邊緣節(jié)流改為平衡節(jié)流是將一個多孔的圓盤節(jié)流整流器安裝在管道的截面上，每個孔的尺寸和分布基于*的公式和測試數(shù)據(jù)定制，稱為函數(shù)孔。當流體穿過圓盤的函數(shù)孔時，流體將被平衡調整，渦流被小化，形成近似理想流體，通過標準取壓裝置，可獲得穩(wěn)定的差壓信號， 根據(jù)伯努利方程計算出體積流量、質量流量。 |
平衡流量計巧妙地將多孔整流器和測量孔板合二為一，能大限度地將流場平衡調整成理想狀態(tài)，從而將差壓式流量計的優(yōu)勢發(fā)揮到。其結構原理如圖1所示。
圖1 A+K平衡流量計結構原理圖
多孔平衡流量計與標準孔板相比較在實際應用中有如下優(yōu)點：
（1） 精度高、重復性好
多孔平衡流量計傳感器具有對稱多孔結構特點，能對流場進行平衡，降低了渦流、振動和信號噪聲。而孔板的結構特點是從管壁向管道中心突然收縮，造成了孔板與管壁處的直角區(qū)域，這直角區(qū)域在流體流過后會造成大渦流。如果是測量蒸汽，那么蒸汽在受到節(jié)流件的直接阻擋后會有部分液化現(xiàn)象， 液化后的蒸汽會受渦流的影響停留在孔板與管壁處的直角區(qū)域，形成對取壓信號的嚴重干擾。這種干擾對儀表的精度造成了很大影響。孔板節(jié)流件精度為
±1%~2%，而多孔平衡流量計精確度可達±0.3％、
±0.5％，從其綜合性能來看平衡流量計傳感器更適用于計量場合。
（2） 直管段要求低
多孔平衡流量計傳感器由于壓力恢復比孔板快兩倍，大大縮短了對直管段的要求，其前后直管段一般為前3D后1D，小可以小于0.5D。而標準孔板一般要求都在15D以上，如果孔板流量計上游側在不同平面內有兩個以上90°彎頭則直管段要求至少50D。在當今社會鋼材大幅度*的背景下，長直管段將不再是小的成本，尤其是大口徑管道和特殊昂貴材料的管道，比如說鋯材、哈氏合金等，直管段的成本遠遠高過儀表價格。因此，采用平衡流量計可以節(jié)省大量資金，管徑越大、材料越貴，節(jié)約越明顯。
（3） 壓力損失低
多孔平衡流量計多孔對稱的平衡設計，減少了紊流剪切力和渦流的形成，降低了動能的損失，在同樣的測量工況下，與傳統(tǒng)節(jié)流裝置比較，壓力損失較少了70％，從而節(jié)省了相當大的運行能量成本。
（4） 免維護、使用壽命長
多孔平衡流量計由于采用了多孔平衡的結構，節(jié)流件流通的邊緣采用的是直角結構或鈍角結構，改善了對孔板入口銳度的要求，使磨損減少，增加了耐磨性。
（5） 耐臟污不易堵
多孔平衡流量計多孔對稱的平衡設計，易于通過粘稠介質和含雜質較多的介質（例如焦爐煤氣和高爐煤氣），也可以進行氣液兩相、泥漿甚至固體顆粒測量，污物不易沉積、附著，提高了測量的準確性和使用的維護周期。
（6） 量程比寬、雷諾數(shù)使用范圍廣
多孔平衡流量計的量程通常可達到10：1，選擇合適的參數(shù)可以做到30：1或更高。孔板的量程通常只有4：1。標準孔板不宜在低雷諾數(shù)下進行測量，標準孔板的流量系數(shù)通常在雷諾數(shù)4000以上時趨于穩(wěn)定，在低雷諾數(shù)時，其流量系數(shù)會隨雷諾數(shù)的變化而變化，影響很大。而多孔平衡流量計具有無滯留區(qū)的特點，雷諾數(shù)對它影響很小。當雷諾數(shù)小至500時，多孔平衡流量計的準確度和流量系數(shù)變化不大。
（7） 可測高溫高壓等特殊工況介質
多孔平衡流量計工作溫度可達850℃，工作壓力可達42MPa，適合極低溫流體LNG、液空氣、液氮、液氧、液氬、液化乙烯、液氫、等，并能有效防止氣化，測量效果。在有些工況下，介質在臨界狀態(tài)附近，溫度和壓力的變化很容易引起液體氣化。當介質流過節(jié)流件時，流速增加，靜壓力降低，如果壓力低于蒸發(fā)壓力，會產生氣化現(xiàn)象。當液態(tài)氣體流過平衡流量計時，由于它的*結構設計，性能比孔板優(yōu)化很多，氣化問題得到好的解決。
3 多孔平衡流量計節(jié)能舉例
流量計作為測量元件，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輸送成本，測量精度成本是因計量不準確造成的貿易結算損失。對于貴重介質，精度成本十分重要。介質輸送成本是介質輸送過程消耗的能量，主要以由測量元件造成的壓力損失為標志，就蒸汽等含能介質而言。介質輸送成本是一筆很大的開支（消耗的電能），易被忽略，因為它不在一次投資里體現(xiàn)，但在動態(tài)投資里遠遠超過儀表的一次投資。以具體蒸汽測量實例作為比較：
工況條件：測量介質為過熱蒸汽，管徑為ф325×13，壓力為3900kPa，溫度為450℃，在此溫度、壓力下其蒸汽密度為12.511kg/m3，介質流量為50t/h。設備一年運行365天，每天運行24h，每度電電費為0.5元，電動機效率η=0.8。為了方便比較，多孔平衡流量計與孔板的差壓值都取12kPa。
式中：Q為流體體積流量；PPL為節(jié)流件產生的壓損；η為電動機功率；Hp為功率損失。
流體體積流量計算公式：
體積流量=質量流量÷介質密度通過計算得出：
Q =3996.5m 3/h=1.11m3/s。
A+K平衡流量計測量時：所產生的差壓為12kPa，
所產生的壓損為2.8kPa。
則損失的功率為：
Hp=1.11×2.8÷0.8=3.885(kW)
能耗換算成年度電費：
年度電費=365×24×3.885×0.5=17 016元
孔板測量時：所產生的差壓為12k Pa，所產生的壓損6.6kPa。
則孔板損失的功率為：
Hp=l.11×6.6÷0.8=9.158(kW)
能耗換算成年度電費：
年度電費=365×24×9.158×0.5=40112元
那么一年孔板的直接運行成本比A+K平衡流量計高（40112－17016）＝23096元。
通過以上對比不難發(fā)現(xiàn)多孔平衡流量計比孔板在實際應用中更具有*性。
