在电力、冶金、石油化工、环保新能源等现代工业生产体系中,流体流量的精准计量是工艺调控、能耗核算、安全生产与环保达标管控的核心基础环节。锅炉一、二次风、SCR脱硫脱硝烟气以及各类大口径管道气体的流量测量,长期面临流场紊乱、含尘堵塞、直管段不足、低流速信号微弱等技术难题。传统孔板、机翼式取样装置等测量设备普遍存在压损大、易堵塞、量程窄、维护成本高等短板,已难以适配复杂严苛的工业工况。
多点阵列流量计(又称多点阵列式加速耐磨流量测量装置)正是在这一背景下发展起来的新型差压式流量测量设备。它通过全截面多点取压与喉径加速整流结构,突破了传统单点测量的局限,凭借高精度、防堵塞、低压损、直管段要求低等核心优势,成为大口径气体流量测量领域的主流技术方案之一。
一、工作原理
多点阵列流量计基于伯努利方程和流体动力学原理工作。根据伯努利方程和流体动力学原理,当流体流过喉径管时,通过收缩口喉部流向扩散角,经过扩散角的扩散抽吸作用,喉部的流体流速产生整流放大,极大地提高了喉部流体的流速,使喉部的静压力明显下降;全压压强与负压压强之间的差压由此得到放大,通过差压测算即可准确测量管道实际流量。
与单点测量装置的根本区别在于,多点阵列流量计将单点测量变为多点测量、多面取压:在管道截面按网格状布置多个取压探头,各测点的差压信号经均压处理后输出平均值,从而真实反映整个截面的流速分布。多点多面的取压方式有效平衡了管道内的压力分布,大幅降低了旋流和紊流对测量结果的影响。
流速与取样差压的关系遵循:
v=k·√(2ΔP/ρ)
式中:v为流体流速(m/s);k为装置流量系数(经风洞标定确定);ΔP为差压(Pa);ρ为流体密度(kg/m³)。差压信号经差压变送器转换为4~20mA标准信号,再送入流量积算仪或DCS系统,实现对管道内气流流量的连续监测与调节。

二、核心技术特点
1.防堵性能强,免吹扫免维护
改进型传感器在取压点上实现突破,取压孔、取压点、取压方向的多面设计增大了产品的防堵性能,实现了免吹扫、免维护。对于高含尘工况(如脱硝前高温高尘原烟气),只需定期使用在线吹扫装置即可保障长期稳定运行。
2.输出差压高
在动压测量过程中,全压不变时,利用喉径管的加速抽吸作用,使负压降到极小极限,极大地提高了差压范围。这一特性在大口径、低静压、低压损条件下的流量测量中表现尤为突出,解决了低流速工况下传统差压装置信号微弱、难以准确计量的问题。
3.差压信号稳定、无脉动
经过收缩段和取压环的整流作用,最大限度地消除了脉动信号,输出平稳的差压信号,为自动调节系统提供可靠的过程变量。
4.测量范围宽
可用于干燥、潮湿气体以及液体、蒸汽介质的测量,不受介电常数限制。对于具有高浓度尘埃的介质测量,配套在线吹扫装置即可保障多种工况的灵活应用。
5.直管段要求低
冷态模拟实验表明,在前直管段为1D、后直管段为0.5D的情况下已获得较为满意的测量结果。这对现场空间受限、弯头阀门密集的老机组改造具有重要价值。
6.安装工作量小
采用插入式安装方式,通常只需在管道上开孔,将测量管与管道焊接即可完成现场安装,体积小、工期短,特别适用于在役系统的技术改造。
三、应用领域
1.电厂锅炉一、二次风及制粉系统风量测量
磨煤机进口一次风流量测点的稳定性直接关系制粉系统安全运行。传统机翼式风量装置存在占用风道面积大、取样单元频繁堵塞、流场紊流导致测量失真等问题,严重时甚至引发锅炉总风量低MFT动作。采用多点防堵阵列式风量测量装置替代后,结合现场静态标定,可显著提高测点稳定性,减轻维护人员劳动强度。
2.烟气排放连续监测(CEMS)配套
烟气流速测量直接反映脱硫、脱硝装置的出力,是核定排污费、核算环保电价的依据。针对管道大、扰流件多、流场紊乱以及含粉尘、水汽、腐蚀性介质(SO₂、NOₓ遇水形成酸性介质)的工况,可选用316L或904L超级奥氏体不锈钢材质,配合防堵取压结构,实现脱硫后净烟气与脱硝前高温高尘原烟气的长期可靠测量。
3.冶金、化工、食品、化纤等行业
广泛应用于高炉煤气、焦炉煤气、助燃空气、工业过程气体等大口径管道的流量计量与过程控制,满足GB17167《用能单位能源计量器具配备和管理通则》对能源计量准确度的要求。
四、选型与安装建议
明确介质与工况:确认被测介质的温度、压力、含尘浓度、腐蚀性(是否含硫、硝酸性介质),据此选定传感器材质(不锈钢316L/904L等)及是否配置在线吹扫装置。
合理布置测点:根据管径与截面形状(圆形/矩形)按等面积原则布置探头阵列,测点数量与管道尺寸成正比,以保证全截面覆盖。
现场标定:安装后结合现场静态标定确定流量系数k,可进一步提高测量精度。
系统化配套:与差压变送器、流量积算仪或DCS系统配套构成完整测量链,必要时增加温压补偿,实现质量流量计量。
随着工业装置向大型化、复杂化升级,大口径、低流速、含尘腐蚀、直管段不足等"棘手工况"日益增多,单点式传统流量计"以偏概全"的测量方式已难以满足要求。多点阵列流量计以全截面多点采样、喉径加速整流、防堵耐磨设计为核心,实现了高精度、低压损、免维护的综合性能升级,为电厂风量测量、烟气监测及工业过程气体计量提供了完整的技术路径。