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? ? ? ? ??摘?要：介紹一種新穎的差壓式流量計(jì)，闡述了該流量計(jì)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)和應(yīng)用情況，并和節(jié)流裝置作一些比較。

　　關(guān)鍵詞?威力巴流量計(jì)?流量測(cè)量?氮?dú)鉁y(cè)量?經(jīng)濟(jì)效益

一、?引言

　　氣體能源是鋼鐵企業(yè)廣泛使用的能源，就目前我國(guó)現(xiàn)有的氣體流量計(jì)量?jī)x表看，主要有孔板流量計(jì)、旋渦流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等。從應(yīng)用角度看，這些流量計(jì)均存在著不同的問(wèn)題。孔板流量計(jì)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)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(diào)試、維護(hù)及使用不方便；旋渦流量計(jì)比較先進(jìn)，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(zhì)量流量計(jì)造價(jià)較高。
　　最近，國(guó)外推出了一種新型的均速流量計(jì)，稱為威力巴（Werabar）流量計(jì)，但其性能與傳統(tǒng)均速管流量計(jì)又有較大的改進(jìn)。現(xiàn)就試使用威力巴流量計(jì)測(cè)量氮?dú)饬髁康那闆r并與節(jié)流裝置做一些比較。

二、威力巴流量計(jì)工作原理

　　威力巴流量計(jì)是一種差壓式、速率平均式傳感器，把傳感器插入管內(nèi)的流體，通過(guò)傳感器在流動(dòng)的流體中所產(chǎn)生的差壓進(jìn)行流量測(cè)量如圖1。

圖1?

　　威力巴流量計(jì)產(chǎn)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(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)的子彈頭外形，之所以這樣改進(jìn)，因?yàn)槠渌螤畹奶筋^會(huì)存在一定的缺陷，如圓形探頭有多個(gè)流體分離點(diǎn)，造成流量系數(shù)不穩(wěn)定，菱形探頭雖然流體分離點(diǎn)固定，但由于尖銳的邊緣會(huì)產(chǎn)生很大的旋渦，是探頭震動(dòng)并產(chǎn)生脈動(dòng)的噪聲信號(hào)到取壓點(diǎn)，是變送器信號(hào)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(diǎn)固定，并且克服了菱形探頭的缺點(diǎn)，這樣就有利于穩(wěn)定流量系數(shù)，同時(shí)，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(wú)論對(duì)于高速還是低速流體，都會(huì)產(chǎn)生湍流邊界層。使其達(dá)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(nèi)保證了精確的流量系數(shù)。這就相當(dāng)有了一個(gè)湍流發(fā)生器。使產(chǎn)生的差壓信號(hào)更加穩(wěn)定，其流量檢測(cè)誤差達(dá)±1.0%，重復(fù)性達(dá)±0.1%，量程比為10：1。

圖2?

　　從圖2中可以看出，流量計(jì)的低取壓孔位于探頭側(cè)后兩邊，此區(qū)域是流體與探頭分離點(diǎn)之前、遠(yuǎn)離渦流波動(dòng)區(qū)域。這樣的構(gòu)造既保證了測(cè)量準(zhǔn)確度，也使其在防堵方面得到非常大的改進(jìn)。因?yàn)樵谔筋^的前部，高靜壓區(qū)繞著探頭，使高壓孔不會(huì)堵塞。而低壓孔取在探頭側(cè)后兩邊，由于湍流發(fā)生器的作用，流體從表面斜掠而過(guò)，保護(hù)了低壓孔不會(huì)被驚動(dòng)，從而達(dá)到防堵的作用。如果把低壓孔取在低壓波動(dòng)區(qū)域，就會(huì)增加了堵塞的可能性，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。
　　威力巴傳感器取得的差壓與流量的關(guān)系如下：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　?
　　式中，q_υ為體積流量，單位：m³；N為線性常數(shù)，與管道內(nèi)徑有關(guān)；k為流量系數(shù)；Y_v為膨脹系數(shù)；D為管道內(nèi)徑，單位：mm；Δp為傳感器測(cè)得的差壓，單位：kPa；p1為絕對(duì)壓力，單位：MPa；t₁為工作溫度，單位：K；z為流體壓縮系數(shù)。

三、安裝及運(yùn)行

1. 安裝
　　威力巴流量計(jì)安裝方便，與孔板流量計(jì)相比省時(shí)省錢(qián)。以安裝DN250管道的流量計(jì)為例，威力巴流量計(jì)只需焊接一個(gè)接頭，焊接量?jī)H為孔板的1/15。
2. 運(yùn)行
　　威力巴流量計(jì)的傳感器對(duì)流體基本上沒(méi)有壓縮，壓力損失非常小，如果使用孔板，節(jié)流裝置對(duì)流體有極大的壓縮，使能量損失很大。經(jīng)過(guò)論證，威力巴流量計(jì)的運(yùn)行能耗僅為孔板的5%左右。

四、應(yīng)用情況

　　威力巴流量計(jì)測(cè)量氮?dú)饬髁康馁Y料與使用孔板時(shí)得出的有關(guān)數(shù)據(jù)做一一比較，從中可看出使用威力巴流量計(jì)的優(yōu)越性。

表1　　?流體條件

表2 計(jì)算結(jié)果（孔板計(jì)算按GB/T 2624-93）

（注：此時(shí)的孔板開(kāi)孔比β=0.6873）

　　按孔板使用條件，其量程比最大為1：4，因此準(zhǔn)確測(cè)量的最小量程達(dá)不到1500m³?/h，這方面威力巴遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)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(jīng)濟(jì)效益
　　為了補(bǔ)償壓損，必須增加動(dòng)力設(shè)備，由威力巴探頭所造成的損失功率
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?

　　為了方便計(jì)算，將各項(xiàng)的單位換算為常用的單位如下：
　　（設(shè)P_s的單位為瓦特，1W=1kg·m²/s³）
　　　　　　?
　　設(shè)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?yōu)椋?
　　　　　　?
　　式中：Q_M為流體質(zhì)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；Q_υ為流體的體積流量，單位N m³/h
　　下面是威力巴流量計(jì)和孔板運(yùn)行一年節(jié)約的費(fèi)用對(duì)比（設(shè)流量計(jì)使用在常用流量下，而且補(bǔ)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(yùn)行費(fèi)用（設(shè)電價(jià)為0.4元/度）
　　f₁=24×365×P_s×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(yùn)行費(fèi)用（設(shè)電價(jià)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(jì)每年節(jié)省的費(fèi)用
　　F=f₂-f₁=61985.76-68=61917.76（元）
　　另外，所計(jì)量的氮?dú)馐怯糜谵D(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐，壓力損失將降低濺渣護(hù)爐的效果，這方面的損失是很可觀的。

五、結(jié)束語(yǔ)

　　本文闡述了威力巴流量計(jì)的工作遠(yuǎn)離以及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用情況和應(yīng)用效果，但任何事物都有其缺點(diǎn)，威力巴流量計(jì)也不例外，由于它對(duì)流體的壓縮很小，因此，它取得的差壓較小，對(duì)流速很低的流體的測(cè)量效果不是很理想。

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