威力巴流量計(jì)實(shí)際使用中參數(shù)核定問題

.引 言

    利用差壓原理進(jìn)行流量測(cè)量是當(dāng)今世界上使用zui廣泛、zui可靠的流量測(cè)量方式，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和流量測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，一些新型、高性能的測(cè)量傳感裝置逐步取代了傳統(tǒng)的節(jié)流裝置進(jìn)行流量測(cè)量，由美國(guó)VERIS公司推出的全新均速流量探頭——威力巴便是其中之一。

    在過去幾十年來一次源的檢測(cè)水平始終沒有重大突破，成了制約差壓式流量測(cè)量系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸，使得高水平的下游儀表無法發(fā)揮出應(yīng)有的率。威力巴的出現(xiàn)，恰恰克服了這一缺陷，使得一次源的測(cè)量精度、重復(fù)性和可靠性達(dá)到一個(gè)嶄新的高度。

    從使用角度看，威力巴均速流量探頭與傳統(tǒng)的流量節(jié)流裝置相比具有更多的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

• 精度高，量程比大，大于10：1；
• 采用非收縮節(jié)流設(shè)計(jì)，比孔板的*壓損至少降低95%以上；
• 安裝簡(jiǎn)單，只需在管道上開一小孔后焊一底座，無需截?cái)喙艿溃行┙橘|(zhì)可以在線安裝，并可隨時(shí)將探頭取出檢查，安裝費(fèi)用低，基本免維護(hù)；
• 由于威力巴的接頭可直接與變送器連接，無需三組閥和引壓管，避免了因引壓管泄漏、堵塞等造成的測(cè)量誤差；
• 可以測(cè)量氣體、液體和蒸氣等各種介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣泛，且測(cè)量信號(hào)穩(wěn)定、波動(dòng)小。

    威力巴的設(shè)計(jì)、制造先進(jìn)，但其測(cè)量系統(tǒng)對(duì)被測(cè)介質(zhì)有關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性要求也非常高，這一點(diǎn)要比其它流量測(cè)量系統(tǒng)的要求嚴(yán)格得多。本文從威力巴測(cè)量原理出發(fā)，結(jié)合其在我公司煤氣流量測(cè)量中的應(yīng)用，談該流量計(jì)在實(shí)際使用中的參數(shù)核定問題及使用過程中需要注意的相關(guān)事項(xiàng)。

    2．威力巴測(cè)量原理

    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，威力巴探頭在高、低壓區(qū)有按一定準(zhǔn)則排布的多對(duì)取壓孔，通過這些取壓孔，威力巴能夠地檢測(cè)到由流體平均速度所產(chǎn)生的平均差壓△P。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(duì)均速探頭的精度和性能起著決定性作用。在煤氣測(cè)量中，流量QV與△P的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

    QV  = C’*[（△P*P（fa））/（T（fa）*Z（f））]1/2                （1）

    式中：QV——標(biāo)況體積流量；△P——差壓，kPa；Pfa——工作狀態(tài)絕壓，kPa；Tfa——工作狀態(tài)溫度，K；Zf——工作狀態(tài)下煤氣的絕壓系數(shù)；C’——流量系數(shù)。

圖1 威力巴測(cè)量系統(tǒng)示意圖

    3．實(shí)際使用中參數(shù)的核定

    威力巴流量計(jì)生產(chǎn)廠家是根據(jù)用戶提供的有關(guān)工藝參數(shù)、測(cè)量要求來確定設(shè)備型號(hào)和計(jì)算差壓的，而用戶往往以原工藝設(shè)計(jì)圖紙的設(shè)計(jì)值為準(zhǔn)提供，但在企業(yè)投產(chǎn)后的實(shí)際生產(chǎn)中，由于各種原因很多參數(shù)發(fā)生了變化，這將使按原參數(shù)計(jì)算與設(shè)定的威力巴測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度受到較大影響，必須重新核定有關(guān)參數(shù)并計(jì)算新的差壓值，改正測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)。我公司在煤氣廠出口中壓煤氣流量測(cè)量中，就發(fā)現(xiàn)了此類問題。

    工作壓力Pf是獲得準(zhǔn)確差壓計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)之一，由式（1）可得差壓△P計(jì)算公式為：

    △P = [QV / C’]2*[T（fa）*Z（f） / P（fa）]            （2）

    式中：P（fa） = P（f）+當(dāng)?shù)仄骄髿鈮骸Ｓ纱丝梢姡ぷ鲏毫f與差壓的計(jì)算直接相關(guān)。

    我公司于2003年采用V200-10-H-H-B5C在線安裝型威力巴對(duì)煤氣廠出口中壓煤氣流量進(jìn)行測(cè)量，訂貨時(shí)提供的工作壓力參數(shù)為設(shè)計(jì)值40kPa，廠家計(jì)算差壓量程為200.31Pa。測(cè)量系統(tǒng)投運(yùn)后，流量顯示值約31000m3/h，與生產(chǎn)消耗嚴(yán)重不符。經(jīng)仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)問題出在當(dāng)初所提供的參數(shù)上，其中壓力參數(shù)影響zui大。煤氣廠投產(chǎn)后，因中壓煤氣用戶氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)水平未達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，煤氣消耗量不大，供氣工作壓力實(shí)際只有36 kPa，而以36 kPa計(jì)算（改正其它有誤差參數(shù)）威力巴差壓為206.2Pa，與原差壓相差近6Pa，投運(yùn)后在相同生產(chǎn)狀況下流量顯示約為27500 m3/h ，與生產(chǎn)消耗基本相符。可見雖然差壓只相差6Pa，但流量卻相差了約3500 m3/h 。而后，我公司對(duì)氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模技術(shù)改造，氧化鋁焙燒產(chǎn)量大大提高，超過了設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1200t/h ，煤氣需求量增大，為此煤氣廠通過改造使煤氣排送機(jī)的送風(fēng)量由原來的600 m3/min提高到800m3/min，送風(fēng)量的增大也使煤氣壓力從36 kPa zui高升到42 kPa ，在zui大流量45000 m3/h 不變的條件下，其計(jì)算差壓量程為197 Pa，及時(shí)調(diào)整威力巴測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)后，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確度。