威力巴流量計(jì)在蒸汽測量中的應(yīng)用

我公司貿(mào)易交接蒸汽計(jì)量儀表基本采用了新型的、先進(jìn)的測量儀表——威力巴流量計(jì)，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行，該流量計(jì)在蒸汽測量中具備量程寬、壓損低、準(zhǔn)確度高及安裝維護(hù)方便的計(jì)量性能特點(diǎn)，能夠滿足我公司蒸汽計(jì)量技術(shù)指標(biāo)。

一、威力巴流量計(jì)的測量原理

<CTSM>圖1威力巴流量計(jì)測量系統(tǒng)示意圖</CTSM>

如圖1所示，威力巴均速流量探頭垂直插入管道固定安裝，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，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，威力巴探頭在高、低壓區(qū)有按一定準(zhǔn)則排布的多對取壓孔。通過這些取壓孔，威力巴能夠精確地檢測到由流體平均速度所產(chǎn)生的平均差壓ΔP，需要注意的是均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關(guān)鍵因素， 低壓信號(hào)的穩(wěn)定和準(zhǔn)確對均速探頭的準(zhǔn)確度和性能起著決定性作用。威力巴是一種差壓式的流量探頭，其計(jì)算模型如下:

式中:Q ——管道內(nèi)的體積流量；K ——流量系數(shù)；C ——流量常數(shù)；ΔP ——傳感器測得差壓，kPa。
ΔP 差壓的準(zhǔn)確測量不應(yīng)只限選用高精度的差壓變送器，實(shí)際上差壓變送器能否接收真實(shí)的差壓還取決于一系列因數(shù)， 其中按照探頭及引壓管的正確制造、安裝和使用，是保證獲得真實(shí)差壓的關(guān)鍵。這些影響因素很多是難以定量或定性的，只有加強(qiáng)制造及安裝的規(guī)范化工作才能達(dá)到目的。

二、威力巴流量計(jì)的形狀結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能與特點(diǎn)

威力巴流量計(jì)采用新型均速式流量傳感器的檢測探頭， 和根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理子彈頭截面形狀設(shè)計(jì)，在測量取壓方式上具有以下特點(diǎn):

1.科學(xué)的截面形狀

子彈頭截面形狀的探頭所受到的牽引力最小，并使得流體與探頭的分離點(diǎn)固定。

2.高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)

威力巴流量計(jì)采用完整的金屬腔一體化結(jié)構(gòu)，避免了其他探頭的三片式結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的腔室間滲漏，保證了長期精確度，有助于提高探頭的量程上限。

3.高低壓取壓孔位置

傳感器探頭的前部形成高壓區(qū)，壓力高于管道靜壓，從而有效地阻止了雜質(zhì)顆粒的侵入；低壓孔取在探頭側(cè)后兩邊、探頭與流體分離點(diǎn)之前，既避免了低壓孔受渦流影響，又避免了低壓孔被堵，使低壓信號(hào)更穩(wěn)定、精確。

4.探頭表面粗糙處理和防淤槽

這樣的處理相當(dāng)于有了一個(gè)紊流發(fā)生器，能夠控制探頭表面的邊界層，使流體速度在較大范圍內(nèi)變化時(shí)， 仍能保證流體在探頭表面的邊界層呈紊流狀態(tài)，流體在低流速時(shí)探頭仍可獲得穩(wěn)定精確的信號(hào)，從而延伸了探頭量程的下限。

5.多組取壓孔

探頭通過多組取壓孔測得管道中流體的流速剖面，真實(shí)地反映了流體的平均流速。

6.無機(jī)械可動(dòng)部件

不易腐蝕，可靠性高，穩(wěn)定性好，維修量小。

7.管道壓損低

威力巴流量計(jì)的傳感器， 由于其插入部分的體積相對于管道的體積非常小，故對于流體，基本上沒有形成壓縮，其壓力損失非常小。如果要使用孔板，節(jié)流裝置對流體產(chǎn)生較大的壓縮， 使得壓力損失較大。經(jīng)過論證，威力巴流量計(jì)的運(yùn)行能耗僅為孔板的5%左右。

8.安裝方便，基本免維護(hù)，可在線安裝和檢修

威力巴流量計(jì)大部分是傳感器與測量裝置為一體化的結(jié)構(gòu)。因此，在安裝的過程中，只需進(jìn)行簡單的開孔與焊接。另外，威力巴流量計(jì)的探頭傳感器部分是一個(gè)比較堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)， 再加之合理的防堵措施，使得其幾乎沒有維護(hù)量。而后面的測量變送器部分是常規(guī)的計(jì)量儀表，可以在線安裝與維護(hù)。

三、注意事項(xiàng)

1.安裝位置

液體的測量:威力巴流量計(jì)應(yīng)安裝于管道下方的160°范圍之內(nèi)；氣體的測量:威力巴流量計(jì)應(yīng)安裝在管道上方的160°范圍之內(nèi)；蒸汽的測量:威力巴流量計(jì)應(yīng)安裝在管道下方的160°范圍之內(nèi)； 對于垂直管道，可以在圍繞垂直管道360°的任何方位安裝威力巴流量計(jì)，但要根據(jù)管徑和介質(zhì)的情況，合理的選擇單面或雙面的支撐。

2.直管段要求

威力巴流量計(jì)安裝通常要求有前7D后3D的直管段要求。

3.工藝管道要求

(1)若測量的工藝管道有振動(dòng)，在安裝威力巴流量計(jì)的兩邊，應(yīng)有固定威力巴流量計(jì)的支撐座。

(2)為了方便威力巴流量計(jì)的清洗和維護(hù)，安裝有必要的清洗管道。

(3)威力巴流量計(jì)安裝的管道壓力不應(yīng)超過其額定的最大工作壓力。

4.補(bǔ)償

在測量氣體和蒸汽時(shí)， 由于壓力與溫度的變化，往往會(huì)引起測量介質(zhì)的密度發(fā)生變化，而這里的流量計(jì)是依體積流量來計(jì)算質(zhì)量流量的，其密度的變化必然要引起質(zhì)量流量的誤差問題，使測量準(zhǔn)確度受到嚴(yán)重的影響，因此要考慮補(bǔ)償測量介質(zhì)的壓力、溫度，以消除其對流量變化的影響。

5.檢修維護(hù)

(1)若引壓管發(fā)生泄漏時(shí)，探頭的壓力平衡就會(huì)遭到破壞， 雜質(zhì)中較小的顆粒有可能進(jìn)入取壓孔中。當(dāng)管道內(nèi)流體處于停止時(shí)， 由于分子的布朗運(yùn)動(dòng)，小顆?？赡苡扇汗苓M(jìn)入變送器，因此要定期對探頭進(jìn)行必要的清洗。

(2)要定期檢查威力巴流量計(jì)的傳感器本體是否發(fā)生彎曲、變形等問題，要經(jīng)常檢查其閥門及連接法蘭、接頭是否有泄漏、堵塞等現(xiàn)象。

(3)在每一支威力巴流量計(jì)探頭的使用前，都需要根據(jù)流體的條件進(jìn)行差壓、壓力、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等的分析，并根據(jù)計(jì)算出的差壓確定差壓變送器的量程。

四、威力巴流量計(jì)在我公司蒸汽測量中的實(shí)際應(yīng)用

2011年我公司剛檢修完畢，在各裝置都陸續(xù)投入使用期間，發(fā)現(xiàn)公司接電廠中壓蒸汽的計(jì)量監(jiān)督表量偏低于電廠表量，最多低至-7.44%。通過對供接雙方計(jì)量儀表、差壓變送器、導(dǎo)壓系統(tǒng)、顯示儀表的運(yùn)行狀態(tài)以及技術(shù)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行查看核實(shí)后，發(fā)現(xiàn)我公司的孔板流量計(jì)量程范圍不能滿足測量裝置檢修前后蒸汽變化量的計(jì)量技術(shù)要求，再加之孔板由于使用時(shí)間較長， 測量準(zhǔn)確度也達(dá)不到貿(mào)易交接的計(jì)量要求，所以導(dǎo)致比對誤差較大。通過認(rèn)真核對工藝參數(shù)，為此計(jì)量點(diǎn)設(shè)計(jì)安裝了一臺(tái)威力巴流量計(jì)，在2012年檢修期間，發(fā)現(xiàn)我公司計(jì)量監(jiān)督表與電廠的計(jì)量表量差大幅度降低，基本控制在允許誤差范圍之內(nèi)。計(jì)量儀表誤差比對如表1所示。

<CTSM>表1蘭州石化公司接西固熱電廠中壓蒸汽比對表</CTSM>

通過比對結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 蒸汽量變化范圍超過傳統(tǒng)孔板的最大量程比3∶1的時(shí)候，威力巴流量計(jì)依然可以準(zhǔn)確地測量出蒸汽流量， 說明相比于傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)， 威力巴流量計(jì)的量程比及準(zhǔn)確度都有很大的提高。