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? ? ? ? ??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(jié)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(jīng)濟效益

一、?引言

　　氣體能源是鋼鐵企業(yè)廣泛使用的能源，就目前我國現(xiàn)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?？装辶髁坑嬘袊覙藴剩脴藴使?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(tǒng)均速管流量計又有較大的改進?，F(xiàn)就試使用威力巴流量計測量氮氣流量的情況并與節(jié)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(chǎn)生的差壓進行流量測量如圖1。

圖1?

　　威力巴流量計產(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(shù)不穩(wěn)定，菱形探頭雖然流體分離點固定，但由于尖銳的邊緣會產(chǎn)生很大的旋渦，是探頭震動并產(chǎn)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(wěn)定流量系數(shù)，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(chǎn)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(shù)。這就相當有了一個湍流發(fā)生器。使產(chǎn)生的差壓信號更加穩(wěn)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(qū)域是流體與探頭分離點之前、遠離渦流波動區(qū)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(qū)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(fā)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(qū)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，q_υ為體積流量，單位：m³；N為線性常數(shù)，與管道內徑有關；k為流量系數(shù)；Y_v為膨脹系數(shù)；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(shù)。

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(jié)流裝置對流體有極大的壓縮，使能量損失很大。經(jīng)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(shù)據(jù)做一一比較，從中可看出使用威力巴流量計的優(yōu)越性。

表1　　?流體條件

表2 計算結果（孔板計算按GB/T 2624-93）

（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(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P_s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?yōu)椋?
　　　　　　?
　　式中：Q_M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；Q_υ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(jié)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×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(jié)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(chǎn)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。

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