威力巴流量計特點及原理

隨著企業(yè)管理工作的不斷加強，對流量計的穩(wěn)定、準確、可靠要求也越來越高，各種不同的流量計被廣泛應用于生產(chǎn)中。傳統(tǒng)的孔板式流量計由于節(jié)流裝置壓損大、磨損嚴重、安裝管段長、難于拆洗、量程比小、大管徑安裝困難等缺點逐步被新型流量計取代。威力巴流量計為美國VERIS公司推出的差壓式、速率平均式流量傳感器，*的結構*解決了傳統(tǒng)均速管存在的問題。其精度、重復精度、可靠性、防堵性已達到一個新的高度，是較為理想的插入式差壓流量計。

 

    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(chǎn)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(jù)伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)管道內的威力巴探頭，在探頭的前、后側產(chǎn)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(chǎn)生的平均差壓。流體的流速越大，產(chǎn)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(jù)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(jù)空氣動力學、流體力學、邊界層理論和實際流體測試數(shù)據(jù)，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(chǎn)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(jīng)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。