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把握大勢 · 以科技強企業? ? ? ? ??摘?要：介紹一種新穎的差壓式流量計，闡述了該流量計的工作原理、基本結構、性能特點和應用情況，并和節流裝置作一些比較。
關鍵詞?威力巴流量計?流量測量?氮氣測量?經濟效益
一、?引言
氣體能源是鋼鐵企業廣泛使用的能源，就目前我國現有的氣體流量計量儀表看，主要有孔板流量計、旋渦流量計和質量流量計等。從應用角度看，這些流量計均存在著不同的問題。孔板流量計有國家標準，用標準節流件、變送器和智能顯示儀表組成，工作可靠、耐用，但是安裝、調試、維護及使用不方便；旋渦流量計比較先進，但安裝也有一定的困難，而且防震性能較差，抗干擾能力差；質量流量計造價較高。
最近，國外推出了一種新型的均速流量計，稱為威力巴（Werabar）流量計，但其性能與傳統均速管流量計又有較大的改進。現就試使用威力巴流量計測量氮氣流量的情況并與節流裝置做一些比較。
二、威力巴流量計工作原理
威力巴流量計是一種差壓式、速率平均式傳感器，把傳感器插入管內的流體，通過傳感器在流動的流體中所產生的差壓進行流量測量如圖1。
圖1?
威力巴流量計產生差壓的原理如圖2。和其他形狀的均速管相比，威力巴探頭部分有比較明顯的差別，威力巴探頭采用了根據空氣動力學原理設計的子彈頭外形，之所以這樣改進，因為其他形狀的探頭會存在一定的缺陷，如圓形探頭有多個流體分離點，造成流量系數不穩定，菱形探頭雖然流體分離點固定，但由于尖銳的邊緣會產生很大的旋渦，是探頭震動并產生脈動的噪聲信號到取壓點，是變送器信號失真。而威力巴探頭這種子彈頭形防滲漏單體探頭，其流體分離點固定，并且克服了菱形探頭的缺點，這樣就有利于穩定流量系數，同時，威力巴探頭采用了前部表面粗糙處理和防淤槽（在粗糙化表面和光滑表面的交界處加一條淺槽）。這樣，無論對于高速還是低速流體，都會產生湍流邊界層。使其達到降低牽引力和渦街脫落力的目的，并在很寬的流量范圍內保證了精確的流量系數。這就相當有了一個湍流發生器。使產生的差壓信號更加穩定，其流量檢測誤差達±1.0%，重復性達±0.1%，量程比為10：1。
圖2?
從圖2中可以看出，流量計的低取壓孔位于探頭側后兩邊，此區域是流體與探頭分離點之前、遠離渦流波動區域。這樣的構造既保證了測量準確度，也使其在防堵方面得到非常大的改進。因為在探頭的前部，高靜壓區繞著探頭，使高壓孔不會堵塞。而低壓孔取在探頭側后兩邊，由于湍流發生器的作用，流體從表面斜掠而過，保護了低壓孔不會被驚動，從而達到防堵的作用。如果把低壓孔取在低壓波動區域，就會增加了堵塞的可能性，影響測量準確度。
威力巴傳感器取得的差壓與流量的關系如下：
?
式中，qυ為體積流量，單位：m3；N為線性常數，與管道內徑有關；k為流量系數；Yv為膨脹系數；D為管道內徑，單位：mm；Δp為傳感器測得的差壓，單位：kPa；p1為絕對壓力，單位：MPa；t1為工作溫度，單位：K；z為流體壓縮系數。
三、安裝及運行
1. 安裝
威力巴流量計安裝方便，與孔板流量計相比省時省錢。以安裝DN250管道的流量計為例，威力巴流量計只需焊接一個接頭，焊接量僅為孔板的1/15。
2. 運行
威力巴流量計的傳感器對流體基本上沒有壓縮，壓力損失非常小，如果使用孔板，節流裝置對流體有極大的壓縮，使能量損失很大。經過論證，威力巴流量計的運行能耗僅為孔板的5%左右。
四、應用情況
威力巴流量計測量氮氣流量的資料與使用孔板時得出的有關數據做一一比較，從中可看出使用威力巴流量計的優越性。
表1 ?流體條件
|
介質 |
最大流量 |
常用流量 |
最小流量 |
工作壓力 |
管道內徑 |
工作溫度 |
|
氮氣 |
12000m3/h |
8000m3/h |
1500m3/h |
1.4MPa |
150mm |
30oC |
表2 計算結果（孔板計算按GB/T 2624-93）
|
流量計 |
最大差壓(Pa) |
常用差壓(Pa) |
壓力損失(Pa) |
|
威力巴 |
289 |
200 |
9 |
|
孔板 |
20000 |
8889 |
8195 |
（注：此時的孔板開孔比β=0.6873）
按孔板使用條件，其量程比最大為1：4，因此準確測量的最小量程達不到1500m3?/h，這方面威力巴遠遠優于孔板。下面就其因壓力損失造成的能源損耗作一些比較。
3. 經濟效益
為了補償壓損，必須增加動力設備，由威力巴探頭所造成的損失功率
?
為了方便計算，將各項的單位換算為常用的單位如下：
（設Ps的單位為瓦特，1W=1kg·m2/s3）
?
設泵的有效功率為80%，則損失的總功率為：
?
在工況條件下：?
?
因此，上式變為：?
?
式中：QM為流體質量流量，單位kg/h；δp為威力巴的壓損，單位kPa；ρ為流體密度，單位kg/m3；Qυ為流體的體積流量，單位N m3/h
下面是威力巴流量計和孔板運行一年節約的費用對比（設流量計使用在常用流量下，而且補回壓損需要的泵的效率為80%）。
（1）?威力巴
壓力損失δp=9×10-3kPa
損失的功率
?
年運行費用（設電價為0.4元/度）
f1=24×365×Ps×0.4
=24×365×19.43×10-3×0.4=68（元）
（2）?孔板
壓力損失δp=8195×10-3kPa
損失的功率
?
年運行費用（設電價為0.4元/度）
f2=24×365×Ps×0.4
=24×365×17.69×0.4
=61985.76（元）
威力巴流量計每年節省的費用
F=f2-f1=61985.76-68=61917.76（元）
另外，所計量的氮氣是用于轉爐濺渣護爐，壓力損失將降低濺渣護爐的效果，這方面的損失是很可觀的。
五、結束語
本文闡述了威力巴流量計的工作遠離以及其在生產中的應用情況和應用效果，但任何事物都有其缺點，威力巴流量計也不例外，由于它對流體的壓縮很小，因此，它取得的差壓較小，對流速很低的流體的測量效果不是很理想。
?
