Новые достижения в области технологий расходомеров с диафрагмой: совместное развитие инновационных конструкций, адаптации к низким температурам и модернизации стандартов 

Расходомеры с диафрагмой являются наиболее широко применяемым и наиболее стандартизированным типом приборов для измерения расхода по разности давлений. Благодаря простоте конструкции, отсутствию движущихся частей и низкой стоимости они на протяжении длительного времени занимают доминирующее положение в таких отраслях, как нефтегазовая, химическая, энергетическая и атомная промышленность. В последние годы, с учетом таких присущих им недостатков, как значительные постоянные потери давления и недостаточная приспособленность к низкотемпературным средам, в области геометрии дроссельных элементов, материалов и системной интеграции расходомеров с диафрагмой наблюдается ряд заслуживающих внимания новых достижений.

I. Постоянная оптимизация потерь давления и точности за счет многоотверстных и фрактальных структур

Многоотверстные диафрагмы (балансные расходомеры) являются одним из основных направлений развития технологии диафрагм. В теоретическом исследовании, опубликованном в сентябре 2026 года, на основе принципа баланса импульсов был разработан метод проектирования многоотверстных диафрагм с центральным отверстием и периферийными отверстиями. Численный анализ показал, что увеличение количества периферийных отверстий позволяет повысить коэффициент расхода на 4,9 %, снизить коэффициент потерь давления на 8,6 % и обеспечить точность измерения класса 0,5 при соответствующем диапазоне коэффициента компактности от 0,67 до 0,71. В плане конструктивных инноваций метод проектирования фрактальных многоотверстных диафрагм, основанный на строгом самоподобии, позволил преодолеть ограничения традиционных многоотверстных конструкций. По сравнению с традиционными конфигурациями фрактальная перфорированная пластина позволяет снизить потери давления на 5,27–10 %, одновременно повышая интенсивность сигнала перепада давления и ускоряя восстановление давления. Кроме того, в сентябре 2026 года компания «Чуаньи» получила патент на изобретение «Многопоровый балансный расходомер и метод его проектирования»; благодаря установке теплообменного блока в узле трубок давления для нагрева низкотемпературных сред удалось решить проблему повреждения датчиков при измерении низкотемпературных жидкостей, возникающую из-за их прямого контакта со средой.

II. Оптимизация профиля краев открывает новые пути для энергосбережения и снижения потребления

В ответ на проблему чрезмерно высоких постоянных потерь давления у стандартных диафрагм с острыми краями исследования по оптимизации профиля краев принесли количественные результаты. В феврале 2026 года была опубликована конструкция диафрагмы с криволинейными краями, основанная на B-сплайнах, которая прошла систематическую CFD-оценку в диапазоне чисел Рейнольдса от 18 400 до 240 000 и значений β от 0,4 до 0,63. Результаты показали, что потери давления у этой конструкции на 46–58 % ниже, чем у перфорированных пластин с острыми краями, и на 5–18 % ниже, чем у перфорированных пластин с коническим входом под углом 30°; максимальный коэффициент расхода достигает 0,899 и остается стабильным в широком диапазоне рабочих условий. Оптимизированная конструкция полулунной диафрагмы с двойной дугой сужения — горловиной — расширительной частью также продемонстрировала выдающиеся результаты: моделируемое давление снизилось на 80,37 %, а эксперименты с реальным потоком при расходе 21 м³/ч подтвердили снижение давления на 74,06 %, при этом удалось подавить образование вихревых структур вниз по потоку и повысить устойчивость к эрозии. Эти конструктивные инновации предоставляют технически реализуемые варианты для снижения энергопотребления при перекачке с помощью расходомеров с диафрагмой в условиях длительной эксплуатации.

III. Повышение адаптивности к низким температурам и особым условиям эксплуатации

Низкотемпературные среды, такие как жидкий водород и СПГ, предъявляют жесткие требования к сопротивлению потоку и кавидационным характеристикам диафрагменных расходомеров. Исследования многопорных уравновешенных расходомеров для жидкого водорода показывают, что после определения конструкции диафрагмы и способа снятия давления число Рейнольдса определяет режим течения и явление кавитации, степень переохлаждения влияет на условия возникновения кавитации, а шероховатость внутренней поверхности и содержание газа в входном потоке влияют соответственно на сопротивление трению и плотность жидкости. Эти выводы служат основой для расчета параметров низкотемпературных диафрагм. Одновременно с этим продолжается углубленный анализ погрешностей диафрагменных расходомеров на атомных электростанциях. В ходе исследований с использованием гипотезы о нескольких точках расхода и расчетов колебаний давления были количественно оценены тенденции изменения погрешностей показаний приборов, что послужило ориентиром для выбора и эксплуатации диафрагменных расходомеров в атомной энергетике.

IV. Синхронное продвижение работы по пересмотру стандартов и удовлетворению инженерных потребностей

На уровне национальных стандартов работа по пересмотру стандарта GB/T 2624.2 «Измерение расхода жидкости в заполненной трубе с помощью устройств измерения перепада давления, установленных в трубопроводах круглого сечения. Часть 2: Диафрагмы» вступила в стадию утверждения; геометрические размеры, условия монтажа и методы использования диафрагм будут в большей степени приведены в соответствие с международными стандартами. Что касается инженерного применения, спрос на расходомеры с многоотверстными диафрагмами в установках по переработке угля, очистке природного газа и нефтепереработке остается высоким. В 2026 году в рамках ряда крупных проектов были последовательно опубликованы объявления о закупках расходомеров с многоотверстными диафрагмами или интегрированных расходомеров с диафрагмами, охватывающих такие области, как селективное экологически чистое использование угля, очистка природного газа и гидрирование нефтяных суспензий.

Опыт компании «Шанхай Ичан»

Компания «Шанхай Ичан» по производству дроссельных устройств (Shanghai Yichang Throttling Device Manufacturing Co., Ltd.) была основана в 2001 году. Её предшественником был цех по производству диафрагм при Шанхайском заводе автоматических приборов № 1. Компания является одним из разработчиков национального стандарта Китая GB/T 2624-2006 на дроссельные устройства. Ассортимент диафрагменных расходомеров компании включает серии стандартных диафрагм, диафрагм с ограничением расхода, многоотверстных диафрагм и интегрированных диафрагм. Они разработаны и изготовлены в соответствии со стандартами ISO 5167 и GB/T 2624 и могут применяться для измерения расхода в таких отраслях, как нефтегазовая, химическая, металлургическая, энергетическая и коммунальное теплоснабжение. Для российского рынка компания получила сертификат EAC и предоставляет клиентам рекомендации по выбору диафрагменных расходомеров и техническую поддержку через официальный сайт на русском языке (www.ycjlzz.ru), официальный сайт на китайском языке (www.ycjlzz.com/), электронную почту (ycshangwu@ycjlzz.com), по телефону (13390803499) и через продвигающую платформу «Всероссийский канал». Приглашаем клиентов обращаться в компанию с вопросами, касающимися конкретных условий эксплуатации.