1 概述　　

 

    在工業(yè)生產(chǎn)過程檢測和控制中，流量是一個十分重要的參數(shù)。流量測量的原理和方法很多，主要可以分為差壓式、速度式、容積式和質(zhì)量式四大類，而利用差壓原理來測量流體流量是應(yīng)用最為廣泛的一種流量測量方法。傳統(tǒng)的孔板、噴嘴和文丘利管等都是一種差壓發(fā)生裝置，但是，由于它們存在節(jié)流損失嚴重，安裝檢修的工作量大，測量精度不是很高等缺點，正在逐步被新的差壓裝置所取代。威力巴流量探頭就是最近幾年出現(xiàn)的新型差壓發(fā)生裝置，在流體流量測量中具有精度更高，節(jié)流更小，安裝和維護更方便等優(yōu)點，很快得以廣泛應(yīng)用。本文介紹了一種新型差壓式流量探頭，配以高性能的變送器和二次積算顯示儀表，組成一套流量測量系統(tǒng)，進行運行試驗，取得了很好效果。

 

    2 差壓式流量測量系統(tǒng)的設(shè)計

 

    該系統(tǒng)由威力巴流量探頭、差壓變送器、壓力變送器、溫度元件和智能流量積算儀組成。如圖1所示。

 

 

 

圖1 流量測量系統(tǒng)

 

    由威力巴流量探頭檢測出管道內(nèi)蒸汽流量的差壓信號，經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號，輸入智能流量積算儀進行蒸汽流量的計算、顯示和累計，壓力變送器把管道內(nèi)蒸汽的壓力也轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號，和溫度元件測得的蒸汽溫度信號一起，輸入積算儀進行蒸汽的溫度和壓力補償，使流量測量更加準確。

 

    其中，威力巴探頭是該測量系統(tǒng)的核心部分，其性能指標(biāo)直接關(guān)系到蒸汽流量計量的準確與否，是整套流量系統(tǒng)試驗的重點；變送器和積算儀的性能同樣影響流量的測量。

 

    3 威力巴探頭的工作原理和性能特點

 

    威力巴探頭是在阿牛巴的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是一只在高、低壓區(qū)有按一定準則排布的多對取壓孔、截面是子彈頭形狀的均速流量管，當(dāng)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。通過檢測高、低壓分布區(qū)的壓力差進而計算出流體流量。威力巴探頭根據(jù)空氣動力學(xué)原理設(shè)計而成，其截面形狀如圖2所示。

 

 

 

圖2 探頭截面

 

    與其它均速流量探頭相比，獨特的設(shè)計使得它具有優(yōu)良的性能特點，大大提高了差壓信號檢測的穩(wěn)定性和準確性：

 

    （1）子彈頭截面形狀的設(shè)計，使流體能產(chǎn)生精確的壓力分布，固定的流體分離點；

 

    （2）探頭迎流面設(shè)計成粗糙表面，使流體流過時形成了一個穩(wěn)定的紊流邊界層，減小了流體牽引力和渦街脫落力，提高了低流速時的測量精度；

    （3）低壓取壓孔位于探頭側(cè)后兩邊、流體分離點之前，遠離渦流波動區(qū)域，可以生成穩(wěn)定的差壓信號，并且避開了探頭后半部的雜質(zhì)聚集區(qū)域，可有效防堵；

 

    （4）獨有的高強度子彈頭形單片雙腔結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部成一體化結(jié)構(gòu)，避免了信號滲漏，提高了探頭結(jié)構(gòu)強度，能夠保持長期的高精度測量；

 

    （5）適用于氣體、液體和蒸汽等各種介質(zhì)，尤其對于蒸汽的流量測量具有比其他檢測裝置更優(yōu)良的性能；

 

    （6）此外，威力巴探頭還具有量程比寬，管道的永久性壓力損失低，安裝方便，基本免維護，使用壽命長等特點。

 

    4 安裝使用注意事項

 

    （1）測量液體：威力巴在管道下方160°范圍內(nèi)安裝；測量氣體：威力巴在管道上方160°范圍內(nèi)安裝；測量蒸汽：威力巴安裝在管道下方；對垂直管道，可以在圍繞垂直管道360°的任何方位安裝威力巴，根據(jù)管徑和介質(zhì)情況選擇單面或雙面支撐。

 

    （2）當(dāng)管道上、下游直管段不夠長時，要在彎管后2倍管道直徑處安裝威力巴流量計。

 

    （3）為方便今后流量計的清洗和維護，應(yīng)安裝旁通管道。

 

    （4）若測量管道有振動，在流量計的兩邊應(yīng)有固定的支座。

 

    （5）流量計安裝的管道壓力不能超過額定的最大工作壓力。

 

    （6）當(dāng)引壓管泄漏，探頭高壓平衡區(qū)遭到雜質(zhì)中較小的顆粒就有可能進入取壓孔，當(dāng)管道處于停產(chǎn)時，由于分子的布朗運動，小顆粒有可能進入取壓管，因此要定期對探頭進行清洗。

 

    （7）定期檢查威力巴本體是否彎曲變形、閥門及連接法蘭、接頭是否泄漏、堵塞，可用鐵絲疏通取壓管路，更換法蘭密封墊。

 

    （8）在測量氣體和蒸汽時，測量精度會受到溫度、壓力變化的影響，因此要考慮進行補償。

    （9）每一支威力巴探頭使用前都需要根據(jù)流體條件進行差壓、壓力、結(jié)構(gòu)強度分析，并根據(jù)計算出的差壓來確定差壓變送器的量程。

 

    5 配套儀表的選型及特點

 

    （1）積算儀的選型及特點

 

    我們選用了上海KENT公司的智能流量積算儀，其最大的特點體現(xiàn)在其豐富實用的功能上：

 

    1）顯示及抄表功能：

 

    該積算儀除具有顯示當(dāng)前日期、時間及被測流體的瞬時流量、累計流量、差壓、壓力、溫度等測量參數(shù)外，還可以根據(jù)用戶的需要，設(shè)定自動抄表功能。利用此功能，可以查看一段時間（40天）內(nèi)每天的累計流量，一段時間（30天）內(nèi)每個整點累計流量，實現(xiàn)分班報表，定時抄表功能，這一特殊的功能對于本次試驗分析威力巴流量計的運行情況起到了重要作用。

 

    2）特殊的補償運算功能：

 

    該積算儀在測量蒸汽流量時，除了可以通過壓力、溫度值的輸入信號進行蒸汽的密度自動補償外，還具有在壓力變送器、溫度元件及變送器發(fā)生故障時，自動轉(zhuǎn)入壓力、溫度的設(shè)定值進行補償，從而可以減少補償誤差。此外還可以在儀表停電期間自動進行流量補償并記錄停電時間，為分析整個系統(tǒng)的測量和儀表運行情況提供依據(jù)。

 

    （2）變送器的選型及特點

 

    該套測量系統(tǒng)的變送器，我們選用了EJA差壓和壓力變送器，它采用單晶硅諧振式傳感器，零點特性好，精度高，工作穩(wěn)定，具有完善的自診斷功能，可以通過手操器進行遠程參數(shù)設(shè)定操作和查看變送器的工作狀態(tài)，是目前應(yīng)用十分廣泛、各種指標(biāo)性能都很優(yōu)異的新一代智能型變送器。

 

    6 結(jié)束語

 

    該套差壓式流量測量系統(tǒng)在使用中運行穩(wěn)定，測量的數(shù)據(jù)準確可靠，克服了傳統(tǒng)的普遍使用的孔板、噴嘴等節(jié)流裝置，節(jié)流損失嚴重、安裝檢修的工作量大、測量精度不是很高，尤其是磨損和邊緣沉淀后精度急劇下降等缺點，是一種節(jié)能型的新型差壓式測量裝置。隨著該系統(tǒng)進一步的發(fā)展和完善，由于其精度更高，節(jié)流更小，安裝和維護更方便，相信會在許多領(lǐng)域逐步取代孔板的傳統(tǒng)地位。