威力巴流量计在蒸汽测量中的应用

我公司贸易交接蒸汽计量仪表基本采用了新型的、先进的测量仪表——威力巴流量计，经过实际运行，该流量计在蒸汽测量中具备量程宽、压损低、准确度高及安装维护方便的计量性能特点，能够满足我公司蒸汽计量技术指标。
 

一、威力巴流量计的测量原理

<CTSM>图1威力巴流量计测量系统示意图</CTSM>
 

如图1所示，威力巴均速流量探头垂直插入管道固定安装，当流体流过探头时，在其前部产生一个高压分布区。高压分布区的压力略高于管道的静压，根据伯努利方程，流体流过探头时速度加快，在探头后部产生一个低压分布区， 低压分布区的压力略低于管道的静压，威力巴探头在高、低压区有按一定准则排布的多对取压孔。通过这些取压孔，威力巴能够精确地检测到由流体平均速度所产生的平均差压ΔP，需要注意的是均速流量探头的截面形状、表面粗糙状况和低压取压孔的位置是决定探头性能的关键因素， 低压信号的稳定和准确对均速探头的准确度和性能起着决定性作用。威力巴是一种差压式的流量探头，其计算模型如下:
 

式中:Q ——管道内的体积流量；K ——流量系数；C ——流量常数；ΔP ——传感器测得差压，kPa。
ΔP 差压的准确测量不应只限选用高精度的差压变送器，实际上差压变送器能否接收真实的差压还取决于一系列因数， 其中按照探头及引压管的正确制造、安装和使用，是保证获得真实差压的关键。这些影响因素很多是难以定量或定性的，只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。
 

二、威力巴流量计的形状结构及技术性能与特点

威力巴流量计采用新型均速式流量传感器的检测探头， 和根据空气动力学原理子弹头截面形状设计，在测量取压方式上具有以下特点:
 

1.科学的截面形状
 

子弹头截面形状的探头所受到的牵引力最小，并使得流体与探头的分离点固定。
 

2.高强度结构
 

威力巴流量计采用完整的金属腔一体化结构，避免了其他探头的三片式结构导致的腔室间渗漏，保证了长期精确度，有助于提高探头的量程上限。
 

3.高低压取压孔位置
 

传感器探头的前部形成高压区，压力高于管道静压，从而有效地阻止了杂质颗粒的侵入；低压孔取在探头侧后两边、探头与流体分离点之前，既避免了低压孔受涡流影响，又避免了低压孔被堵，使低压信号更稳定、精确。
 

4.探头表面粗糙处理和防淤槽
 

这样的处理相当于有了一个紊流发生器，能够控制探头表面的边界层，使流体速度在较大范围内变化时， 仍能保证流体在探头表面的边界层呈紊流状态，流体在低流速时探头仍可获得稳定精确的信号，从而延伸了探头量程的下限。
 

5.多组取压孔
 

探头通过多组取压孔测得管道中流体的流速剖面，真实地反映了流体的平均流速。
 

6.无机械可动部件
 

不易腐蚀，可靠性高，稳定性好，维修量小。
 

7.管道压损低
 

威力巴流量计的传感器， 由于其插入部分的体积相对于管道的体积非常小，故对于流体，基本上没有形成压缩，其压力损失非常小。如果要使用孔板，节流装置对流体产生较大的压缩， 使得压力损失较大。经过论证，威力巴流量计的运行能耗仅为孔板的5%左右。
 

8.安装方便，基本免维护，可在线安装和检修
 

威力巴流量计大部分是传感器与测量装置为一体化的结构。因此，在安装的过程中，只需进行简单的开孔与焊接。另外，威力巴流量计的探头传感器部分是一个比较坚固的结构， 再加之合理的防堵措施，使得其几乎没有维护量。而后面的测量变送器部分是常规的计量仪表，可以在线安装与维护。
 

三、注意事项

1.安装位置
 

液体的测量:威力巴流量计应安装于管道下方的160°范围之内；气体的测量:威力巴流量计应安装在管道上方的160°范围之内；蒸汽的测量:威力巴流量计应安装在管道下方的160°范围之内； 对于垂直管道，可以在围绕垂直管道360°的任何方位安装威力巴流量计，但要根据管径和介质的情况，合理的选择单面或双面的支撑。
 

2.直管段要求
 

威力巴流量计安装通常要求有前7D后3D的直管段要求。
 

3.工艺管道要求
 

(1)若测量的工艺管道有振动，在安装威力巴流量计的两边，应有固定威力巴流量计的支撑座。
 

(2)为了方便威力巴流量计的清洗和维护，安装有必要的清洗管道。
 

(3)威力巴流量计安装的管道压力不应超过其额定的最大工作压力。
 

4.补偿
 

在测量气体和蒸汽时， 由于压力与温度的变化，往往会引起测量介质的密度发生变化，而这里的流量计是依体积流量来计算质量流量的，其密度的变化必然要引起质量流量的误差问题，使测量准确度受到严重的影响，因此要考虑补偿测量介质的压力、温度，以消除其对流量变化的影响。
 

5.检修维护
 

(1)若引压管发生泄漏时，探头的压力平衡就会遭到破坏， 杂质中较小的颗粒有可能进入取压孔中。当管道内流体处于停止时， 由于分子的布朗运动，小颗粒可能由取压管进入变送器，因此要定期对探头进行必要的清洗。
 

(2)要定期检查威力巴流量计的传感器本体是否发生弯曲、变形等问题，要经常检查其阀门及连接法兰、接头是否有泄漏、堵塞等现象。
 

(3)在每一支威力巴流量计探头的使用前，都需要根据流体的条件进行差压、压力、结构强度等的分析，并根据计算出的差压确定差压变送器的量程。
 

四、威力巴流量计在我公司蒸汽测量中的实际应用

2011年我公司刚检修完毕，在各装置都陆续投入使用期间，发现公司接电厂中压蒸汽的计量监督表量偏低于电厂表量，最多低至-7.44%。通过对供接双方计量仪表、差压变送器、导压系统、显示仪表的运行状态以及技术参数设置进行查看核实后，发现我公司的孔板流量计量程范围不能满足测量装置检修前后蒸汽变化量的计量技术要求，再加之孔板由于使用时间较长， 测量准确度也达不到贸易交接的计量要求，所以导致比对误差较大。通过认真核对工艺参数，为此计量点设计安装了一台威力巴流量计，在2012年检修期间，发现我公司计量监督表与电厂的计量表量差大幅度降低，基本控制在允许误差范围之内。计量仪表误差比对如表1所示。
 

<CTSM>表1兰州石化公司接西固热电厂中压蒸汽比对表</CTSM>
 

通过比对结果发现， 蒸汽量变化范围超过传统孔板的最大量程比3∶1的时候，威力巴流量计依然可以准确地测量出蒸汽流量， 说明相比于传统的孔板流量计， 威力巴流量计的量程比及准确度都有很大的提高。