1 測(cè)量原理

 

威力巴流量計(jì)為差壓式流量計(jì)，其測(cè)量原理和其他差壓式流量計(jì)相同，遵循伯努利方程（能量守恒定律）和流體連續(xù)方程（質(zhì)量守恒定律）。當(dāng)流體流過(guò)探頭時(shí)，在其前部產(chǎn)生一個(gè)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(guò)探頭時(shí)速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個(gè)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(guò)后在探頭后部產(chǎn)生部分真空，并且在探頭的兩側(cè)出現(xiàn)漩渦，充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的威力巴探頭，在探頭的前、后側(cè)產(chǎn)生壓力差（或稱差壓）。威力巴流量計(jì)均速流量探頭能精確地檢測(cè)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(guò)測(cè)量差壓的實(shí)測(cè)值，能確定流過(guò)威力巴探頭的流量大小。流量測(cè)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(guò)威力巴時(shí)的流束膨脹系數(shù)（對(duì)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(jì)算流體的體積流量。

 

2 流量系數(shù)K的確定

 

根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、邊界層理論和實(shí)際流體測(cè)試數(shù)據(jù)，VERIS公司建立了威力巴流量計(jì)探頭的流量系數(shù)K的數(shù)學(xué)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(wú)關(guān)，精度可達(dá)±0.5%，比其他流量計(jì)精確度高。

 

3 威力巴流量計(jì)技術(shù)特點(diǎn)

 

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(hào)；側(cè)后兩面的取壓孔讀取低壓信號(hào)。通過(guò)引壓管將威力巴探頭測(cè)得的差壓信號(hào)與差壓變送器連接，變成電信號(hào)傳至二次儀表（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)），構(gòu)成流量測(cè)量系統(tǒng)。

 

3.1 流量系數(shù)穩(wěn)定

威力巴流量計(jì)彈頭型斷面的探頭有明顯的拐點(diǎn)，使流體通過(guò)探頭后流體分離點(diǎn)固定，流量系數(shù)K的穩(wěn)定性好。威力巴探頭成功應(yīng)用了流體邊界層理論研究的成果。在探頭前端表面進(jìn)行粗糙化處理并加防淤槽，相當(dāng)于加入一個(gè)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(lái)的雜質(zhì)堵塞。雖然可以采取增設(shè)吹掃裝置等措施，但無(wú)法從根本上解決堵的問(wèn)題，因而影響正常計(jì)量。

 

威力巴探頭的高壓測(cè)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(jìn)入。低壓取壓孔取在側(cè)后兩邊，在流體與探頭的分離點(diǎn)之前，避開(kāi)了渦流影響的半真空區(qū)域，避免了渦流帶來(lái)的雜質(zhì)對(duì)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(shè)計(jì)，為煤氣等較臟流體的準(zhǔn)確測(cè)量提供了應(yīng)用空間。

 

3.3 一體化結(jié)構(gòu)高精度取壓

 

*高強(qiáng)度頭形單片雙腔結(jié)構(gòu)，使其內(nèi)部成一體化結(jié)構(gòu)，避免了信號(hào)滲漏，提高了探頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能夠保持長(zhǎng)期的高精度測(cè)量。

 

3.4 測(cè)得真實(shí)的平均流速

 

威力巴探頭插入管道后，探頭通過(guò)流體的整個(gè)速度剖面。探頭上有多個(gè)取壓孔，其位置經(jīng)面積積分后確立。通過(guò)多孔均速取壓，所測(cè)信號(hào)能反映流體截面真實(shí)的平均流速。即使直管不足夠長(zhǎng)或流體波動(dòng)較大，也能準(zhǔn)確測(cè)得真實(shí)流量。

 

3.5 性能指標(biāo)

 

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(hù)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，可用于50~12000mm各種材質(zhì)的圓管、方管的流量測(cè)量。常規(guī)產(chǎn)品工作壓力為10MPa，工作溫度為427°C。特殊產(chǎn)品工作壓力為40MPa，工作溫度為800°C。

 

4 威力巴流量計(jì)安裝

 

4.1 威力巴探頭安裝

 

為了得到精確的流量測(cè)量，要選取合理的安裝位置，滿足威力巴流量計(jì)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(shí)正確的管道流向，區(qū)分水平管和垂直管以及測(cè)量介質(zhì)對(duì)探頭的安裝要求。對(duì)空氣和氣體類介質(zhì)，威力巴安置在圓管上部160°的任何方位；對(duì)于液體和蒸汽類介質(zhì)，威力巴探頭安置在圓管下部160°的任何方位。對(duì)于液體可使任何氣泡回流到管道中；對(duì)于蒸汽允許冷凝水進(jìn)入儀器管道流入冷凝管道中。對(duì)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(duì)于液體和蒸汽類介質(zhì)，變送器必須安置在低于威力巴的位置。對(duì)于空氣和氣體類介質(zhì)，變送器必須安置在高于威力巴的位置。

 

5 威力巴流量計(jì)的應(yīng)用

 

由于威力巴流量計(jì)具有安裝方便、壓損小、基本免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在電廠得到了廣泛應(yīng)用。康平電廠在凝結(jié)水流量、小機(jī)進(jìn)汽流量、凝結(jié)水補(bǔ)水流量及鍋爐側(cè)水流量等多處選用了威力巴流量計(jì)。

 

威力巴流量計(jì)計(jì)算書(shū)中介紹了傳感器型、支撐結(jié)構(gòu)、探頭規(guī)格和差壓接管方式以及主要參數(shù)計(jì)算。對(duì)于小機(jī)進(jìn)汽流量，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)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(duì)流量會(huì)引起大幅的變化，對(duì)于溫度、壓力、差壓的測(cè)量精度要求就非常嚴(yán)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(jì)對(duì)流體的壓縮很小，取得的差壓也較小。對(duì)于差壓的測(cè)量，盡量選用精度高量程適合的差壓變送器