威爾巴流量計(jì)的應(yīng)用

   1、 概述
       威爾巴（Wellbar）流量計(jì)是運(yùn)用差壓式的工作原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一種新型流量儀表，由傳感器、差壓變送器或流量積算儀等組成。傳感器形狀如子彈頭，能快速地檢測到由流體的平均流速所產(chǎn)生的差壓信號。由于低壓側(cè)取壓孔的特殊設(shè)計(jì)有效地減少了低壓孔的堵塞狀況，從而提高了流量計(jì)測量的準(zhǔn)確性。可測量氣體、液體、蒸汽和腐蝕性介質(zhì)等，適應(yīng)各種尺寸的圓管和矩形管道的安裝。對測量管道的前后直管段要求不高，可在線進(jìn)行安裝和維護(hù)，在冶金、化工行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
                          

        2 、威爾巴流量計(jì)的測量原理
    威爾巴流量探頭一般垂直于管道安裝，當(dāng)流體流過探頭時(shí)，當(dāng)流體流過測量探頭時(shí)在其前、后部分別產(chǎn)生一個(gè)高、低壓分部區(qū)，通過在探頭上有規(guī)律分布的取壓孔就能夠地檢測到由流體平均速度所產(chǎn)生的平均差壓△P。在氣體測量中流量Q與△P的對應(yīng)關(guān)系為：
           

                    圖1 威爾巴壓力測量示意圖
                           式中，Q：標(biāo)況體積流量，Nm3/h；
                          △P：差壓，KPa；
                            ρ：被測流體工作狀態(tài)的密度，Kg/m3；
                            Pa：流體工作狀態(tài)絕壓，KPa；
                            Ta：流體工作狀態(tài)溫度；
                            N：單位換算常數(shù)（0.36584），與傳感器結(jié)構(gòu)，流體溫度、壓力大小有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)求得；
                            K：流量系數(shù)，其值與傳感器結(jié)構(gòu)，流體流動(dòng)狀態(tài)，管徑大小有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)求得；
                            Y：流體膨脹系數(shù)，其值與氣體壓力，流速面積比，差壓大小有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)求得；
                            D：被測管道的等效直徑，mm。
                            3 實(shí)際使用中威爾巴流量計(jì)的參數(shù)的修正
                           
                        威爾巴流量計(jì)生產(chǎn)廠家是根據(jù)用戶提供的相關(guān)工藝參數(shù)、為滿足流量測量要求而往往以原工藝設(shè)計(jì)圖紙的設(shè)計(jì)值為依據(jù)確定的設(shè)備型號和計(jì)算流量測量的差壓值。我公司在投產(chǎn)后的實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于客觀原因?qū)е掳l(fā)生爐燃燒的煤種和出口壓力、溫度發(fā)生了變化，這將使按原設(shè)計(jì)參數(shù)制造的威爾巴流量計(jì)算儀測量準(zhǔn)確性受到較大影響，實(shí)際使用和維護(hù)過程中對相關(guān)參數(shù)的重新核準(zhǔn)和對計(jì)算數(shù)據(jù)校對工作極為重要。
                           
                        我公司于2007年采用ECE公司生產(chǎn)的VRB640B-G20在線安裝型威爾巴流量計(jì)對煤氣廠出口煤氣流量進(jìn)行測量，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)算差壓值為0.263KPa。根據(jù)公式（Pa/Ta）得出流量為Q==50599m3/h，但生產(chǎn)系統(tǒng)投運(yùn)后與實(shí)際消耗明顯不符。
                           
                        經(jīng)仔細(xì)對現(xiàn)場的安裝方式和生產(chǎn)運(yùn)行后各種數(shù)據(jù)進(jìn)行排查，問題出在當(dāng)初所提供的設(shè)計(jì)參數(shù)存在偏差，其中壓力參數(shù)影響zui大。實(shí)際供氣工作壓力只有37KPa，而以37KPa計(jì)算（改正其它有誤差參數(shù)）威爾巴差壓應(yīng)為0.32KPa，與原差壓相差近57Pa，修改后投運(yùn)在相同生產(chǎn)狀況下流量顯示約為58000m3/h，與生產(chǎn)消耗基本相符。可見雖然差壓只相差57Pa，流量卻相差了約7000m3/h，及時(shí)調(diào)整威爾巴設(shè)定參數(shù)，保證了測量的準(zhǔn)確度。
                           
                        由于發(fā)生爐燃燒煤種不同，導(dǎo)致煤氣組分濃度改變，工作狀態(tài)下能否準(zhǔn)確獲得煤氣密度（ρ）也是流量測量準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。
                            多組分煤氣的密度計(jì)算：
                           
                            其中：
                            Mn是煤氣中第N種成分的體積百分比；
                            ρn是煤氣中第N種成分的在標(biāo)態(tài)下的密度；
                            ρ20是在標(biāo)態(tài)下的煤氣綜合密度；
                            
                            根據(jù)當(dāng)初設(shè)計(jì)提資的煤氣組分表如下：
                        20°C101.325KPa密度（Kg/m3）

                            通過計(jì)算ρ（工況下的煤氣綜合密度）為：1.121Kg/m3。
                           
                        由于在生產(chǎn)中發(fā)生爐燃燒煤種發(fā)生變化，煤氣熱值有大的提升，而煤氣組分濃度也發(fā)生相應(yīng)的變化。在實(shí)際生產(chǎn)過程中通過人工化驗(yàn)和在線煤氣成分分析儀綜合所得新的煤氣組分表如下：
                        20°C101.325KPa密度（Kg/m3）

                           
                        通過計(jì)算ρ（工況下的煤氣綜合密度）為：1.287Kg/m3，在計(jì)算公式中通過及時(shí)調(diào)整煤氣密度參數(shù)，在相同溫度、差壓和生產(chǎn)狀況下流量顯示約為59303m3/h。由于生產(chǎn)實(shí)際使用煤種與原設(shè)計(jì)的不同導(dǎo)致威爾巴流量計(jì)測量偏差約為1000m3/h。
                           
          在投產(chǎn)初期對威爾巴流量計(jì)產(chǎn)生偏差進(jìn)行全面分析，找出了偏差原因。對使用中的流量計(jì)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的修正，保證了流量計(jì)測量的準(zhǔn)確性。為公司對原燃料消耗和生產(chǎn)指標(biāo)的控制提供了可靠計(jì)算數(shù)據(jù)。
                          

             4、影響威爾巴流量計(jì)測量精度的因素和解決措施
      （1）測量介質(zhì)（如：煤氣）中含塵較多和焦油會(huì)導(dǎo)致取壓管堵塞，應(yīng)定期進(jìn)行吹洗和排污。
      （2）由于取壓管泄漏導(dǎo)致差壓變化，對取壓管路定期進(jìn)行泄漏測試。
      （3）威爾巴探頭產(chǎn)生差壓小，盡量選用高度的微差壓變送器，如ABB、EJA等。
      （4）對差壓式流量計(jì)的靜壓誤差進(jìn)行修正，由于差壓變送器的差壓刻度通常是在負(fù)壓室通大氣的條件下校驗(yàn)的，安裝到現(xiàn)場后往往發(fā)現(xiàn)零位輸出與負(fù)壓室通大氣校驗(yàn)時(shí)的零位輸出不一致，所以在儀表投運(yùn)前還須通過用現(xiàn)場實(shí)際靜壓對變送器零位再進(jìn)行一次校準(zhǔn)。
      （5）在流量計(jì)算中必須進(jìn)行溫度、壓力的補(bǔ)償，消除工況變化帶來的誤差。
      （6）在工業(yè)煤氣進(jìn)行流量計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮濕度對測量結(jié)果的影響，消除煤氣在傳輸過程中濕度不同造成煤氣密度的變化。
                          

              5 、結(jié)束語
          利用威爾巴進(jìn)行流體流量測量，計(jì)算中的相關(guān)參數(shù)必須是工藝實(shí)際生產(chǎn)狀況下可靠的參數(shù)，否則參數(shù)不正確，計(jì)算結(jié)果必定有偏差。當(dāng)然在實(shí)際使用過程中要保證威爾巴流量計(jì)測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，流量計(jì)的安裝方式、傳感器前后直管段長度能否滿足測量要求也很關(guān)鍵，定期對流量計(jì)的測量部件進(jìn)行清洗尤為必要。