基于威力巴流量計的氣體流量測量系統(tǒng)應(yīng)用

上海自儀公司主要描述威力巴流量計的工作原理，氣體流量測量系統(tǒng)的組成，威力巴流量計及其配套測量設(shè)備的安裝方法、維護使用。另外通過實際使用實例，分析使用過程中存在的問題并對其進行改進。

威力巴是一種差壓式流量傳感器，能輸出一個非常穩(wěn)定、無脈動的差壓信號，其精度達到±1.0%，重復(fù)性達±0.1%，具有應(yīng)用范圍廣、測量精度高、量程比大、信號穩(wěn)定、壓損低、日常維護量少等特點，可適用于氣體、液體和蒸汽的高精度流量測量，在淮安三暢儀表有限公司（以下簡稱我公司）主要用于氣體流量測量，包括壓縮空氣、氮氣、蒸汽和煤氣等。

1 威力巴流量計的工作原理及特點

威力巴流量計的工作原理：當(dāng)流體流過探頭時，在其前部產(chǎn)生一個高壓分布區(qū)，高壓分布區(qū)壓力略高于管道的靜壓。根據(jù)伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個低壓分布區(qū)，低壓分布區(qū)壓力略低于管道靜壓。威力巴探頭在高低壓區(qū)有按一定準則排列的多對取壓孔，能準確測量平均流速，精確檢測到流體的平均速度產(chǎn)生的差壓。

式中：K 為流體系數(shù)；C 為流體常數(shù)；ΔP 為率度。如果流體系數(shù)隨雷諾數(shù)變化，流體常數(shù)隨溫度和壓力變化時，需要進行補償。

2 氣體流量測量系統(tǒng)的組成

以我公司蒸汽流量測量系統(tǒng)為例（見圖1），它的主要組成部分包括節(jié)流裝置（威力巴流量計）、差壓變送器、壓力變送器、熱電阻和流量積算儀等，且流量積算儀的數(shù)據(jù)通過RS- 485 通訊傳輸?shù)焦灸茉垂芾硐到y(tǒng)。

3 氣體流量測量系統(tǒng)的安裝及調(diào)試

3.1 安裝前準備工作

流量計安裝前需要儀表人員現(xiàn)場調(diào)研，了解被測介質(zhì)管道分布情況、管道管徑和壁厚、管道振動或其他干擾情況，了解被測介質(zhì)的非常小流量、常用流量、非常大流量、溫度、壓力等工況參數(shù)，根據(jù)工況和測量精度要求選擇安裝位置，并結(jié)合廠家的選型手冊選擇適用的設(shè)備型號。流量計選型主要考慮其法蘭型號、引壓管接頭類型、安裝點的管道方向（確定流量計是水平安裝還是垂直安裝）、傳感器的探頭尺寸以及流量計探頭型號等參數(shù)。變送器選型過程中主要考慮變送器類型（差壓、微差壓、壓力、流量等）、測量量程、輸出信號、通訊協(xié)議、安裝方式、電氣連接等參數(shù)。流量積算儀大多可以通用，其量程可以根據(jù)需要自行設(shè)定，儀表輸入信號也可以由用戶自己組態(tài)、修改，但是有的廠家的設(shè)備測量介質(zhì)不同時需要選擇不同的型號[1]。另外，流量計及其配套設(shè)備變送器、智能流量積算儀、熱電阻等安裝前必須調(diào)校，經(jīng)校準合格后才能安裝使用。

3.2 設(shè)備安裝

根據(jù)現(xiàn)場管道分布情況選擇合適的位置安裝威力巴流量計，水平管道上進行安裝時，如果測量介質(zhì)為氣體時，威力巴應(yīng)安裝在管道上方160°的任何位置，防止氣體中含的液體進入引壓管，變送器盡量安裝在高于威力巴的位置，開表時要進行排液操作。如果測量介質(zhì)為液體時，威力巴則應(yīng)安裝在管道下方160°的任何位置，這樣可以使液體中混含的氣泡排入管道中，變送器則應(yīng)盡量安裝在低于威力巴的位置。在垂直管道上安裝時，可以圍繞垂直管道360°任何位置安裝，安裝完成后要校正探頭方向，使探頭上的流體方向與管道中介質(zhì)流向保持在3°以內(nèi)。安裝位置直管段要求前7D 后3D（D為管道直徑），且管道四周要有足夠的空間便于安裝和日后使用維護。測量系統(tǒng)安裝過程及注意事項如下：

1）在安裝點管道上方正中心畫出開孔尺寸和形狀，開孔尺寸根據(jù)威力巴的探頭型號來確定，例如威力巴V150-05 型探頭的開孔尺寸為13 mm，并在畫好的位置用氣割開孔，清理掉管道開孔邊沿的毛刺有利于焊接。

2）將整套設(shè)備組裝好后插入管道，使流量計上的方向標志與被測介質(zhì)的流向保持一致，然后對底座進行點焊，點焊好后取下底座以外的部分，將底座牢固的焊接在管道上，并清理干凈焊縫處的焊渣。待焊縫冷卻后，需要用肥皂水進行試漏，確保焊縫密封良好后，將流量計鎖緊在底座上，并將流量計各個連接處鎖緊，保證整套流量計密封良好。

3）用2 個截止閥作為一次閥，在截止閥兩端螺紋上纏繞生料帶（10 圈左右），然后將其鎖緊在威力巴的接口處。

4）將變送器安裝在合適的位置（如果被測介質(zhì)為氣體時，變送器安裝時應(yīng)盡量安裝在一次節(jié)流元件威力巴的上方，如果被測介質(zhì)為液體或蒸汽時，變送器安裝時應(yīng)盡量安裝在一次節(jié)流元件威力巴的下方），且變送器應(yīng)盡可能的靠近一次元件。

5）用無縫鋼管作為引壓管，將其兩端各焊接一個內(nèi)螺紋活接頭，一端鎖緊在一次閥上，另一端鎖緊在變送器上。注意變送器的高壓側(cè)要連接威力巴的高壓側(cè)，變送器的低壓側(cè)要連接威力巴的低壓側(cè)，必須一一對應(yīng)。

6）蒸汽測量系統(tǒng)中還需要在一次元件與變送器中間部分的引壓管上安裝冷凝器，且高壓側(cè)和低壓側(cè)的冷凝器必須在同一水平線上，否則會產(chǎn)生誤差。

7）變送器前端需要向下引出一段安裝1 個排污閥。如果被測介質(zhì)為蒸汽時，變送器前端水平引壓管部分還需要增加1 對截止閥，防止高溫損壞變送器。

8）將流量積算儀安裝在儀表柜上。

9）將傳感器、變送器、熱電阻和流量積算儀等組成的測量系統(tǒng)中所有信號線和電源線應(yīng)做好標記，并正確連接。且電纜應(yīng)沿著電纜橋架鋪設(shè)，并與動力電源線隔離，避免干擾。

10）流量計投運之前必須認真檢查底座是否焊接牢固，安裝方向是否正確，各部分連接處是否泄漏，探頭插入深度是否合適，所有接線是否正確。整套測量系統(tǒng)安裝完成后還需要對差壓變送器和壓力變送器進行現(xiàn)場對零，確認無誤后投入使用。

4 應(yīng)用實例分析

安裝在管道低凹處。被測介質(zhì)為壓縮空氣，使用單位前期是連續(xù)性使用，經(jīng)常流量異常，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)變送器零點漂移，引壓管內(nèi)積水，需要通過排污閥排水，周期大致為一個月，且變送器使用壽命不到1 年。后使用單位自己安裝了空壓機，對空壓氣的使用變成了間歇性的，停用時空壓滯留管內(nèi)，導(dǎo)致管道低凹處積水，通氣使用時水在壓力作用下會順著引壓管流入變送器，變送器泄壓口松開后能排出大量的水，排污閥排水需要半小時左右，測量數(shù)據(jù)異常，失去計量意義。綜合上述情況，導(dǎo)致流量測量異常的主要因素是一次元件威力巴安裝位置不合理。針對該問題，制定了將威力巴移位的改進方案，將原流量計拆下，移至現(xiàn)有安裝位置前端的管道頂端，改進后變送器正常工作，測量數(shù)據(jù)正常，不必經(jīng)常排水，大大降低了儀表人員的維護量，并延長了變送器的使用壽命，節(jié)約了成本。其次，用戶停用時應(yīng)當(dāng)打開三閥組的平衡閥，關(guān)閉高壓閥和低壓閥，讓變送器處于無差壓輸入狀態(tài)。重新啟用時再重新將高壓閥和低壓閥打開，平衡閥關(guān)閉，差壓變送器恢復(fù)測量狀態(tài)。

5 日常維護

威力巴流量計的日常維護很少，主要在于探頭防堵。防堵注意事項如下：

1）防止引壓管泄露。當(dāng)引壓管泄露時探頭高壓區(qū)平衡遭到破壞，較小顆粒雜質(zhì)可能進入取壓孔。

2）當(dāng)管道處于停產(chǎn)時，由于分子布朗運動，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔。因此，停產(chǎn)時，盡量關(guān)閉威力巴儀表接頭處的一次閥，避免雜質(zhì)進入取壓孔造成堵塞。

3）避免系統(tǒng)頻繁開關(guān)機。系統(tǒng)頻繁開停機，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔，日積月累就有可能造成探頭堵塞。

4）被測介質(zhì)含雜質(zhì)較多時也有可能造成探頭堵塞，如煤氣。因此用威力巴測量煤氣流量時，一定要設(shè)計反吹系統(tǒng)。對含塵量多的介質(zhì)應(yīng)定期吹洗，吹洗方法使用壓縮空氣引入傳感器反吹，把高壓孔和低壓孔粘上的塵粒吹掉，防止堵塞。吹洗前應(yīng)關(guān)閉引壓管路，吹洗完成后重新開啟。若不允許吹入壓縮空氣的場合可利用氮氣或蒸汽進行吹洗。

6 結(jié)語

威力巴是一款日常維護量少、測量精度高的流量計，在我上海自儀公司長期能源結(jié)算中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在使用過程中應(yīng)認真仔細點檢，勤于保養(yǎng)維護，保證測量數(shù)據(jù)真實有效、準確可靠。