插入式威力巴流量計的特點

 

1 測量原理

 

威力巴流量計為差壓式流量計，其測量原理和其他差壓式流量計相同，遵循伯努利方程（能量守恒定律）和流體連續(xù)方程（質量守恒定律）。當流體流過探頭時，在其前部產生一個高壓分布區(qū)，高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓。根據伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產生一個低壓分布區(qū)，低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后在探頭后部產生部分真空，并且在探頭的兩側出現(xiàn)漩渦，充滿管道的流體流經管道內的威力巴探頭，在探頭的前、后側產生壓力差（或稱差壓）。威力巴流量計均速流量探頭能精確地檢測到由流體的平均速度所產生的平均差壓。流體的流速越大，產生的差壓越大。通過測量差壓的實測值，能確定流過威力巴探頭的流量大小。流量測量式為

 

（1）

 

式中qv——流體的體積流量，m3/s

 

K——工作狀態(tài)下威力巴的流量系數(shù)

 

Y&UPSilon;——工作狀態(tài)下流體流過威力巴時的流束膨脹系數(shù)（對不可壓縮流體Yυ=1，可壓縮性流體，Yυ<1）；

 

S——工作狀態(tài)下管道橫截面積，m2；

 

Δp——差壓，Pa

 

ρ——工作狀態(tài)下的流體密度，kg/m3。

 

根據式（1），只要確定流量系數(shù)就可以直接計算流體的體積流量。

 

2 流量系數(shù)K的確定

 

根據空氣動力學、流體力學、邊界層理論和實際流體測試數(shù)據，VERIS公司建立了威力巴流量計探頭的流量系數(shù)K的數(shù)學分析模型：

 

（2）

 

式中Cb——探頭尺寸；

 

βυ——探頭截面與管道截面的面積比；

 

C∞——取壓孔位置。

 

K主要取決于探頭尺寸、取壓孔位置和探頭截面與管道截面的面積比，其變化與流體雷諾數(shù)變化無關，精度可達±0.5%，比其他流量計精確度高。

 

3 威力巴流量計技術特點

 

威力巴是一種彈頭型斷面的均速管。威力巴（探頭）迎向流體的取壓孔讀取高壓信號；側后兩面的取壓孔讀取低壓信號。通過引壓管將威力巴探頭測得的差壓信號與差壓變送器連接，變成電信號傳至二次儀表（計算機系統(tǒng)），構成流量測量系統(tǒng)。

 

3.1 流量系數(shù)穩(wěn)定

威力巴流量計彈頭型斷面的探頭有明顯的拐點，使流體通過探頭后流體分離點固定，流量系數(shù)K的穩(wěn)定性好。威力巴探頭成功應用了流體邊界層理論研究的成果。在探頭前端表面進行粗糙化處理并加防淤槽，相當于加入一個紊流發(fā)生器，使探頭不再形成邊界層流而始終保持邊界紊流，降低流體牽引力和渦街脫落力，并使流體產生穩(wěn)定的流線，從而使流量系數(shù)K更加穩(wěn)定。

 

3.2 防堵塞性好

 

灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的尾部。其他均速管探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部，在渦街力的作用下，探頭很快被渦街力帶來的雜質堵塞。雖然可以采取增設吹掃裝置等措施，但無法從根本上解決堵的問題，因而影響正常計量。

 

威力巴探頭的高壓測孔因彈頭形狀的前部較寬，形成高壓區(qū)，阻止流體中固體顆粒的進入。低壓取壓孔取在側后兩邊，在流體與探頭的分離點之前，避開了渦流影響的半真空區(qū)域，避免了渦流帶來的雜質對取壓孔的堵塞。其防堵塞性能優(yōu)于其他均速管探頭。正是威力巴探頭*的防堵設計，為煤氣等較臟流體的準確測量提供了應用空間。

 

3.3 一體化結構高精度取壓

 

*高強度頭形單片雙腔結構，使其內部成一體化結構，避免了信號滲漏，提高了探頭結構強度，能夠保持長期的高精度測量。

 

3.4 測得真實的平均流速

 

威力巴探頭插入管道后，探頭通過流體的整個速度剖面。探頭上有多個取壓孔，其位置經面積積分后確立。通過多孔均速取壓，所測信號能反映流體截面真實的平均流速。即使直管不足夠長或流體波動較大，也能準確測得真實流量。

 

3.5 性能指標

 

威力巴探頭具有量程比寬、管道的性壓力損失低、安裝方便、基本免維護、使用壽命長等特點，可用于50~12000mm各種材質的圓管、方管的流量測量。常規(guī)產品工作壓力為10MPa，工作溫度為427°C。特殊產品工作壓力為40MPa，工作溫度為800°C。

 

4 威力巴流量計安裝

 

4.1 威力巴探頭安裝

 

為了得到精確的流量測量，要選取合理的安裝位置，滿足威力巴流量計直管段的要求。一般前直管段為管道直徑的10倍，后直管段為管道直徑的5倍。核實正確的管道流向，區(qū)分水平管和垂直管以及測量介質對探頭的安裝要求。對空氣和氣體類介質，威力巴安置在圓管上部160°的任何方位；對于液體和蒸汽類介質，威力巴探頭安置在圓管下部160°的任何方位。對于液體可使任何氣泡回流到管道中；對于蒸汽允許冷凝水進入儀器管道流入冷凝管道中。對于垂直管道，威力巴可安裝在圍繞垂直管道的任何方位（要滿足直管段的要求）。

 

4.2 差壓變送器安裝

 

對于液體和蒸汽類介質，變送器必須安置在低于威力巴的位置。對于空氣和氣體類介質，變送器必須安置在高于威力巴的位置。

 

5 威力巴流量計的應用

 

由于威力巴流量計具有安裝方便、壓損小、基本免維護、使用壽命長等特點，在電廠得到了廣泛應用。康平電廠在凝結水流量、小機進汽流量、凝結水補水流量及鍋爐側水流量等多處選用了威力巴流量計。

 

威力巴流量計計算書中介紹了傳感器型、支撐結構、探頭規(guī)格和差壓接管方式以及主要參數(shù)計算。對于小機進汽流量，經過溫度補償后流量公式為

 

（3）

 

式中ρ為溫度和壓力參數(shù)。由于密度差壓的微小變化，對流量會引起大幅的變化，對于溫度、壓力、差壓的測量精度要求就非常嚴格。溫度可以采用高精度的熱阻，壓力和差壓必須選用高精度的變送器和差壓變送器。威力巴流量計對流體的壓縮很小，取得的差壓也較小。對于差壓的測量，盡量選用精度高量程適合的差壓變送器