隨著企業(yè)管理工作的不斷加強(qiáng),對(duì)流量計(jì)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠要求也越來(lái)越高,各種不同的流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。傳統(tǒng)的孔板式流量計(jì)由于節(jié)流裝置壓損大、磨損嚴(yán)重、安裝管段長(zhǎng)、難于拆洗、量程比小、大管徑安裝困難等缺點(diǎn)逐步被新型流量計(jì)取代。威力巴流量計(jì)為美國(guó)VERIS公司推出的差壓式、速率平均式流量傳感器,*的結(jié)構(gòu)*解決了傳統(tǒng)均速管存在的問(wèn)題。其精度、重復(fù)精度、可靠性、防堵性已達(dá)到一個(gè)新的高度,是較為理想的插入式差壓流量計(jì)。
1 測(cè)量原理
威力巴流量計(jì)為差壓式流量計(jì),其測(cè)量原理和其他差壓式流量計(jì)相同,遵循伯努利方程(能量守恒定律)和流體連續(xù)方程(質(zhì)量守恒定律)。當(dāng)流體流過(guò)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(guò)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。流體從探頭流過(guò)后在探頭后部產(chǎn)生部分真空,并且在探頭的兩側(cè)出現(xiàn)漩渦,充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的威力巴探頭,在探頭的前、后側(cè)產(chǎn)生壓力差(或稱(chēng)差壓)。威力巴流量計(jì)均速流量探頭能精確地檢測(cè)到由流體的平均速度所產(chǎn)生的平均差壓。流體的流速越大,產(chǎn)生的差壓越大。通過(guò)測(cè)量差壓的實(shí)測(cè)值,能確定流過(guò)威力巴探頭的流量大小。流量測(cè)量式為
(1)
式中qv——流體的體積流量,m3/s
K——工作狀態(tài)下威力巴的流量系數(shù)
Y&UPSilon;——工作狀態(tài)下流體流過(guò)威力巴時(shí)的流束膨脹系數(shù)(對(duì)不可壓縮流體Yυ=1,可壓縮性流體,Yυ<1);
S——工作狀態(tài)下管道橫截面積,m2;
Δp——差壓,Pa
ρ——工作狀態(tài)下的流體密度,kg/m3。
根據(jù)式(1),只要確定流量系數(shù)就可以直接計(jì)算流體的體積流量。
2 流量系數(shù)K的確定
根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、邊界層理論和實(shí)際流體測(cè)試數(shù)據(jù),VERIS公司建立了威力巴流量計(jì)探頭的流量系數(shù)K的數(shù)學(xué)分析模型:
(2)
式中Cb——探頭尺寸;
βυ——探頭截面與管道截面的面積比;
C∞——取壓孔位置。
K主要取決于探頭尺寸、取壓孔位置和探頭截面與管道截面的面積比,其變化與流體雷諾數(shù)變化無(wú)關(guān),精度可達(dá)±0.5%,比其他流量計(jì)精確度高。
3 威力巴流量計(jì)技術(shù)特點(diǎn)
威力巴是一種彈頭型斷面的均速管。威力巴(探頭)迎向流體的取壓孔讀取高壓信號(hào);側(cè)后兩面的取壓孔讀取低壓信號(hào)。通過(guò)引壓管將威力巴探頭測(cè)得的差壓信號(hào)與差壓變送器連接,變成電信號(hào)傳至二次儀表(計(jì)算機(jī)系統(tǒng)),構(gòu)成流量測(cè)量系統(tǒng)。
3.1 流量系數(shù)穩(wěn)定
威力巴流量計(jì)彈頭型斷面的探頭有明顯的拐點(diǎn),使流體通過(guò)探頭后流體分離點(diǎn)固定,流量系數(shù)K的穩(wěn)定性好。威力巴探頭成功應(yīng)用了流體邊界層理論研究的成果。在探頭前端表面進(jìn)行粗糙化處理并加防淤槽,相當(dāng)于加入一個(gè)紊流發(fā)生器,使探頭不再形成邊界層流而始終保持邊界紊流,降低流體牽引力和渦街脫落力,并使流體產(chǎn)生穩(wěn)定的流線,從而使流量系數(shù)K更加穩(wěn)定。
3.2 防堵塞性好
灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下,集中在探頭的尾部。其他均速管探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部,在渦街力的作用下,探頭很快被渦街力帶來(lái)的雜質(zhì)堵塞。雖然可以采取增設(shè)吹掃裝置等措施,但無(wú)法從根本上解決堵的問(wèn)題,因而影響正常計(jì)量。
威力巴探頭的高壓測(cè)孔因彈頭形狀的前部較寬,形成高壓區(qū),阻止流體中固體顆粒的進(jìn)入。低壓取壓孔取在側(cè)后兩邊,在流體與探頭的分離點(diǎn)之前,避開(kāi)了渦流影響的半真空區(qū)域,避免了渦流帶來(lái)的雜質(zhì)對(duì)取壓孔的堵塞。其防堵塞性能優(yōu)于其他均速管探頭。正是威力巴探頭*的防堵設(shè)計(jì),為煤氣等較臟流體的準(zhǔn)確測(cè)量提供了應(yīng)用空間。
3.3 一體化結(jié)構(gòu)高精度取壓
高強(qiáng)度形單片雙腔結(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。
3.4 測(cè)得真實(shí)的平均流速
威力巴探頭插入管道后,探頭通過(guò)流體的整個(gè)速度剖面。探頭上有多個(gè)取壓孔,其位置經(jīng)面積積分后確立。通過(guò)多孔均速取壓,所測(cè)信號(hào)能反映流體截面真實(shí)的平均流速。即使直管不足夠長(zhǎng)或流體波動(dòng)較大,也能準(zhǔn)確測(cè)得真實(shí)流量。