[導(dǎo)讀] 近年來以均速管流量計(jì)為代表的動(dòng)壓頭式差壓式流量計(jì)（DPF）的應(yīng)用已比較多。威力巴也是一種均速管流量計(jì)，與孔板比較，具有應(yīng)用范圍廣泛、精度高、管道永久壓損低、安裝維護(hù)費(fèi)用少和可以在線安裝維修等優(yōu)點(diǎn)。威力巴可用于混合煤氣和臟污煤氣的測量。
0 前言
差壓式流量計(jì)（DPF）是流量計(jì)中規(guī)格龐雜的一大類儀表。其中尤以節(jié)流式和動(dòng)壓頭式的使用最為廣泛。標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流式流量計(jì)以孔板為代表；動(dòng)壓頭式多以均速管流量計(jì)為主，威力巴是其中最有代表性的一種。目前，在大管徑、低壓損的使用場合，如空氣、高爐煤氣的流量檢測，已越來越多地采用威力巴；但混合煤氣尤其是臟污混合煤氣的流量測量，大多還是用孔板。筆者比較了威力巴和標(biāo)準(zhǔn)孔板各自的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了威力巴在臟污混合煤氣介質(zhì)中使用的可行性。
1 標(biāo)準(zhǔn)孔板
1.1 優(yōu)點(diǎn)
標(biāo)準(zhǔn)孔板是應(yīng)用最普遍的一種節(jié)流件，它結(jié)構(gòu)簡單，性能較穩(wěn)定，使用期限長，價(jià)格低廉。
1.2 缺點(diǎn)
與其它節(jié)流式差壓流量計(jì)一樣，存在以下缺點(diǎn)：測量精度不高（在眾多因素的影響下，精度難以提高），重復(fù)性不好；量程比窄；現(xiàn)場安裝條件要求高，維護(hù)不便且須在停產(chǎn)時(shí)進(jìn)行；壓損大。
1.3 流量特性
按孔板的流量方程[1]
式中：qv為體積流量；C為流出系數(shù)；ε為可膨脹系數(shù)；d為節(jié)流件內(nèi)徑；β為孔板孔徑與管道內(nèi)徑比；Δp為差壓；ρ1為上游流體密度。其中，β、d、Δp、ρ1為實(shí)測量，而C、ε為統(tǒng)計(jì)量。
如果實(shí)測環(huán)境（管徑、節(jié)流件孔徑、雷諾數(shù)范圍、直管段長度、管壁粗糙度、流體介質(zhì)物性參數(shù)和流動(dòng)特性等）均符合孔板計(jì)算書的要求，孔板精度是有保障的。但是，隨著孔板使用時(shí)間延長，其磨損、積污不可避免。美國Florida Gas Transmimion Company進(jìn)行過一項(xiàng)試驗(yàn)，測量了一些因數(shù)變化時(shí)孔板精度的變化*：當(dāng)邊緣磨損為0.254mm時(shí)，精度損失-2.2%；磨損至1.27mm時(shí)精度損失達(dá)-13.1%；雜質(zhì)和油脂沉淀對(duì)精度的損失達(dá)-11.1%。有些使用場合，如混合煤氣等，其物性參數(shù)和流動(dòng)特性是幾個(gè)變量的集合，不可能完全符合孔板計(jì)算書的要求。所以，這些因素給C、ε這類統(tǒng)計(jì)量的確定帶來了很大的困難，按照計(jì)算書出具的C、ε進(jìn)行計(jì)算，會(huì)不可避免地影響流量檢測的精度和穩(wěn)定度，有時(shí)甚至?xí)?yán)重偏離實(shí)際值。
2 威力巴*
2.1 優(yōu)點(diǎn)
可測量多種介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣；精度高，量程比大；探頭取壓孔采用子彈頭外形設(shè)計(jì)，防堵能力強(qiáng)（與其它均速管流量計(jì)相比）；測量信號(hào)穩(wěn)定，測量結(jié)果重復(fù)性好；管道永久壓損低；結(jié)構(gòu)牢固，安裝維護(hù)費(fèi)用低，可以在線安裝維修。
2.2 缺點(diǎn)（混合煤氣場合）
在測量介質(zhì)中含有大量焦油時(shí)，有可能造成探頭堵塞；由于節(jié)流比小，測量低溫低壓混合煤氣時(shí)產(chǎn)生的差壓較低，保證精度（1%）有最小差壓要求（>25Pa）；首次投入費(fèi)用較高。
2.3 流量特性
流量特性方程為
式中：qv為體積流量；K的表達(dá)式是威力巴流量探頭流量系數(shù)的數(shù)學(xué)分析模型；Cf為流量常數(shù)，在特定條件下如定溫定壓下是常數(shù)；Δp為差壓。
在流量特性方程中，K系數(shù)的實(shí)質(zhì)意義是建立在數(shù)學(xué)模型上推導(dǎo)出來的實(shí)測體積流量與理論體積流量的比值，它主要決定于探頭尺寸、取壓孔的位置和探頭截面與管道截面的面積比，在很大范圍內(nèi)與雷諾數(shù)、氣體組分變化無關(guān)；在實(shí)際工況中，通過輔助測量p（壓力）、T（溫度）、ρ（密度）、Q（熱值），調(diào)整流量常數(shù)Cf進(jìn)行流量補(bǔ)償，這是用威力巴能獲得高測量精度的重要原因之一。
3 用威力巴測量混合煤氣流量
以用威力巴測量杭鋼的混合煤氣為例，會(huì)碰到一些問題，但有解決辦法。
1）杭鋼的混合煤氣中，高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的配比變化較大，有時(shí)甚至是全焦?fàn)t煤氣，但絕大部分時(shí)間的配比為55%高爐煤氣和45%焦?fàn)t煤氣，熱值9600kJ左右，焦油含量適中。威力巴的在線反吹功能可以使堵塞的可能降到最低；即使堵塞，威力巴的在線維護(hù)功能使得維護(hù)方便，且不用停氣停產(chǎn)。
2）節(jié)流比小。雖然差壓也小，但通過選用微差壓變送器可以保證測量精度。同時(shí)，為了防止引壓管的壓力損失或氣體泄漏，宜采用一體式變送器。
3）混合煤氣為低溫低壓氣體，流速較慢時(shí)，尤其在低流速區(qū)差壓小于25Pa時(shí)，雖然實(shí)測流量精度會(huì)降至2%~5%；但即使差壓降到1Pa時(shí)其重復(fù)性仍很好。
4）雖然威力巴的首次投入費(fèi)用較高，但運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用較低。如在下列條件下：DN529（δ=5）、壓力6kPaG、溫度20℃、相對(duì)密度1.0673、流量7000Nm3/h，威力巴產(chǎn)生差壓為121Pa，壓損PPL為其3%，功率損失僅9W（=Q×PPL/η）；而同一個(gè)檢測點(diǎn)若換成孔板，則功率損失為1.27kW。所以，使用威力巴每年可節(jié)約電費(fèi)5500元（每度電費(fèi)按0.5元計(jì)），雖然首次投入較大（2.5萬~3萬元），但運(yùn)行四年后即與孔板的首次投入和運(yùn)行費(fèi)用總和相當(dāng)。另外，威力巴的維護(hù)安裝費(fèi)可以忽略，而孔板則相當(dāng)高，而且隨著管徑增大而大幅上升。
4 結(jié)語
威力巴與孔板相比，威力巴計(jì)量精度高，管道永久壓損低，而且可以在線安裝維修，其在線反吹功能可防止堵塞，采用一些相應(yīng)措施后，用于混合煤氣流量檢測較之孔板有很大優(yōu)勢。雖然在煤氣熱值高、流量少時(shí)威力巴精度有所下降；但孔板在介質(zhì)特性大范圍波動(dòng)時(shí)，精度及其復(fù)現(xiàn)能力降低得更多。