[導(dǎo)讀] 本文介紹了利用威力巴這種新型的差壓式流量探頭作為流量測(cè)量的核心部件，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(cè)量系統(tǒng)測(cè)量蒸汽流量。
1 概述
在工業(yè)生產(chǎn)過程檢測(cè)和控制中，流量是一個(gè)十分重要的參數(shù)。流量測(cè)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(cè)量流體流量是應(yīng)用最為廣泛的一種流量測(cè)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(yán)重，安裝檢修的工作量大，測(cè)量精度不是很高等缺點(diǎn)，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(cè)量中具有精度更高，節(jié)流更小，安裝和維護(hù)更方便等優(yōu)點(diǎn)，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(cè)量系統(tǒng)，進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)，取得了很好效果。
2 差壓式流量測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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(cè)量系統(tǒng)
由威力巴流量探頭檢測(cè)出管道內(nèi)蒸汽流量的差壓信號(hào)，經(jīng)差壓變送器轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號(hào)，輸入智能流量積算儀進(jìn)行蒸汽流量的計(jì)算、顯示和累計(jì)，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(hào)，和溫度元件測(cè)得的蒸汽溫度信號(hào)一起，輸入積算儀進(jìn)行蒸汽的溫度和壓力補(bǔ)償，使流量測(cè)量更加準(zhǔn)確。
其中，威力巴探頭是該測(cè)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(jì)量的準(zhǔn)確與否，是整套流量系統(tǒng)試驗(yàn)的重點(diǎn)；變送器和積算儀的性能同樣影響流量的測(cè)量。
3 威力巴探頭的工作原理和性能特點(diǎn)
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(zhǔn)則排布的多對(duì)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(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。通過檢測(cè)高、低壓分布區(qū)的壓力差進(jìn)而計(jì)算出流體流量。威力巴探頭根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)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(dú)特的設(shè)計(jì)使得它具有優(yōu)良的性能特點(diǎn)，大大提高了差壓信號(hào)檢測(cè)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性：
（1）子彈頭截面形狀的設(shè)計(jì)，使流體能產(chǎn)生精確的壓力分布，固定的流體分離點(diǎn)；
（2）探頭迎流面設(shè)計(jì)成粗糙表面，使流體流過時(shí)形成了一個(gè)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(shí)的測(cè)量精度；
（3）低壓取壓孔位于探頭側(cè)后兩邊、流體分離點(diǎn)之前，遠(yuǎn)離渦流波動(dòng)區(qū)域，可以生成穩(wěn)定的差壓信號(hào)，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(dú)有的高強(qiáng)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(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；
（5）適用于氣體、液體和蒸汽等各種介質(zhì)，尤其對(duì)于蒸汽的流量測(cè)量具有比其他檢測(cè)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(hù)，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
4 安裝使用注意事項(xiàng)
（1）測(cè)量液體：威力巴在管道下方160°范圍內(nèi)安裝；測(cè)量氣體：威力巴在管道上方160°范圍內(nèi)安裝；測(cè)量蒸汽：威力巴安裝在管道下方；對(duì)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(zhǎng)時(shí)，要在彎管后2倍管道直徑處安裝威力巴流量計(jì)。
（3）為方便今后流量計(jì)的清洗和維護(hù)，應(yīng)安裝旁通管道。
（4）若測(cè)量管道有振動(dòng)，在流量計(jì)的兩邊應(yīng)有固定的支座。
（5）流量計(jì)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(jìn)入取壓孔，當(dāng)管道處于停產(chǎn)時(shí)，由于分子的布朗運(yùn)動(dòng)，小顆粒有可能進(jìn)入取壓管，因此要定期對(duì)探頭進(jìn)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(cè)量氣體和蒸汽時(shí)，測(cè)量精度會(huì)受到溫度、壓力變化的影響，因此要考慮進(jìn)行補(bǔ)償。
（9）每一支威力巴探頭使用前都需要根據(jù)流體條件進(jìn)行差壓、壓力、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，并根據(jù)計(jì)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(diǎn)
（1）積算儀的選型及特點(diǎn)
我們選用了上海KENT公司的智能流量積算儀，其最大的特點(diǎn)體現(xiàn)在其豐富實(shí)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(shí)間及被測(cè)流體的瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、差壓、壓力、溫度等測(cè)量參數(shù)外，還可以根據(jù)用戶的需要，設(shè)定自動(dòng)抄表功能。利用此功能，可以查看一段時(shí)間（40天）內(nèi)每天的累計(jì)流量，一段時(shí)間（30天）內(nèi)每個(gè)整點(diǎn)累計(jì)流量，實(shí)現(xiàn)分班報(bào)表，定時(shí)抄表功能，這一特殊的功能對(duì)于本次試驗(yàn)分析威力巴流量計(jì)的運(yùn)行情況起到了重要作用。
2）特殊的補(bǔ)償運(yùn)算功能：
該積算儀在測(cè)量蒸汽流量時(shí)，除了可以通過壓力、溫度值的輸入信號(hào)進(jìn)行蒸汽的密度自動(dòng)補(bǔ)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(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入壓力、溫度的設(shè)定值進(jìn)行補(bǔ)償，從而可以減少補(bǔ)償誤差。此外還可以在儀表停電期間自動(dòng)進(jìn)行流量補(bǔ)償并記錄停電時(shí)間，為分析整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量和儀表運(yùn)行情況提供依據(jù)。
（2）變送器的選型及特點(diǎn)
該套測(cè)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(diǎn)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(jìn)行遠(yuǎn)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(cè)量系統(tǒng)在使用中運(yùn)行穩(wěn)定，測(cè)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(yán)重、安裝檢修的工作量大、測(cè)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(diǎn)，是一種節(jié)能型的新型差壓式測(cè)量裝置。隨著該系統(tǒng)進(jìn)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(hù)更方便，相信會(huì)在許多領(lǐng)域逐步取代孔板的傳統(tǒng)地位。