威力巴流量計特點及原理

隨著企業管理工作的不斷加強，對流量計的穩定、準確、可靠要求也越來越高，各種不同的流量計被廣泛應用于生產中。傳統的孔板式流量計由于節流裝置壓損大、磨損嚴重、安裝管段長、難于拆洗、量程比小、大管徑安裝困難等缺點逐步被新型流量計取代。威力巴流量計為美國VERIS公司推出的差壓式、速率平均式流量傳感器，*的結構*解決了傳統均速管存在的問題。其精度、重復精度、可靠性、防堵性已達到一個新的高度，是較為理想的插入式差壓流量計。

 

    1 測量原理

 

    威力巴流量計為差壓式流量計，其測量原理和其他差壓式流量計相同，遵循伯努利方程（能量守恒定律）和流體連續方程（質量守恒定律）。當流體流過探頭時，在其前部產生一個高壓分布區，高壓分布區的壓力略高于管道的靜壓。根據伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產生一個低壓分布區，低壓分布區的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后在探頭后部產生部分真空，并且在探頭的兩側出現漩渦，充滿管道的流體流經管道內的威力巴探頭，在探頭的前、后側產生壓力差（或稱差壓）。威力巴流量計均速流量探頭能精確地檢測到由流體的平均速度所產生的平均差壓。流體的流速越大，產生的差壓越大。通過測量差壓的實測值，能確定流過威力巴探頭的流量大小。流量測量式為

 

        （1）

 

    式中qv——流體的體積流量，m3/s

 

    K——工作狀態下威力巴的流量系數     

 

    Y&UPSilon;——工作狀態下流體流過威力巴時的流束膨脹系數（對不可壓縮流體Yυ=1，可壓縮性流體，Yυ<1）；

 

    S——工作狀態下管道橫截面積，m2；

 

    Δp——差壓，Pa

 

    ρ——工作狀態下的流體密度，kg/m3。

 

    根據式（1），只要確定流量系數就可以直接計算流體的體積流量。

 

    2 流量系數K的確定

 

    根據空氣動力學、流體力學、邊界層理論和實際流體測試數據，VERIS公司建立了威力巴流量計探頭的流量系數K的數學分析模型：

 

      （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變化無關，精度可達±0.5%，比其他流量計精確度高。

 

    3 威力巴流量計技術特點

 

    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；側后兩面的取壓孔讀取低壓信號。通過引壓管將威力巴探頭測得的差壓信號與差壓變送器連接，變成電信號傳至二次儀表（計算機系統），構成流量測量系統。

 

    3.1 流量系數穩定 

    威力巴流量計彈頭型斷面的探頭有明顯的拐點，使流體通過探頭后流體分離點固定，流量系數K的穩定性好。威力巴探頭成功應用了流體邊界層理論研究的成果。在探頭前端表面進行粗糙化處理并加防淤槽，相當于加入一個紊流發生器，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，并使流體產生穩定的流線，從而使流量系數K更加穩定。

 

    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的雜質堵塞。雖然可以采取增設吹掃裝置等措施，但無法從根本上解決堵的問題，因而影響正常計量。

 

    威力巴探頭的高壓測孔因彈頭形狀的前部較寬，形成高壓區，阻止流體中固體顆粒的進入。低壓取壓孔取在側后兩邊，在流體與探頭的分離點之前，避開了渦流影響的半真空區域，避免了渦流帶來的雜質對取壓孔的堵塞。其防堵塞性能優于其他均速管探頭。正是威力巴探頭*的防堵設計，為煤氣等較臟流體的準確測量提供了應用空間。

 

    3.3 一體化結構高精度取壓

 

    高強度形單片雙腔結構，使其內部成一體化結構，避免了信號滲漏，提高了探頭結構強度，能夠保持長期的高精度測量。

 

    3.4 測得真實的平均流速

 

    威力巴探頭插入管道后，探頭通過流體的整個速度剖面。探頭上有多個取壓孔，其位置經面積積分后確立。通過多孔均速取壓，所測信號能反映流體截面真實的平均流速。即使直管不足夠長或流體波動較大，也能準確測得真實流量。