威力巴流量计参数核定问题
点击数：7371 次 录入时间：03-04 11:46:02 整理：http://www.55dianzi.com 仪器仪表读写器
1.引 言
利用差压原理进行流量测量是当今世界上使用最广泛、最可靠的流量测量方式，随着科学技术的发展和流量测量技术的进步，一些新型、高性能的测量传感装置逐步取代了传统的节流装置进行流量测量，由美国VERIS公司推出的全新均速流量探头——威力巴便是其中之一。
在过去几十年来一次源的检测水平始终没有重大突破，成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈，使得高水平的下游仪表无法发挥出应有的高效率。威力巴的出现，恰恰克服了这一缺陷，使得一次源的测量精度、重复性和可靠性达到一个崭新的高度。
从使用角度看，威力巴均速流量探头与传统的流量节流装置相比具有更多的优点，具体表现在以下几个方面：
- 精度高，量程比大，大于10：1；
- 采用非收缩节流设计，比孔板的永久压损至少降低95%以上；
- 安装简单，只需在管道上开一小孔后焊一底座，无需截断管道，有些介质可以在线安装，并可随时将探头取出检查，安装费用低，基本免维护；
- 由于威力巴的接头可直接与变送器连接，无需三组阀和引压管，避免了因引压管泄漏、堵塞等造成的测量误差；
- 可以测量气体、液体和蒸气等各种介质，应用范围广泛，且测量信号稳定、波动小。
威力巴的设计、制造先进，但其测量系统对被测介质有关参数的准确性要求也非常高，这一点要比其它流量测量系统的要求严格得多。本文从威力巴测量原理出发，结合其在我公司煤气流量测量中的应用，谈该流量计在实际使用中的参数核定问题及使用过程中需要注意的相关事项。
2．威力巴测量原理
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，根据伯努利方程原理，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△P。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精度和性能起着决定性作用。在煤气测量中，流量QV与△P的对应关系为：
QV = C’*[(△P*P(fa))/(T(fa)*Z(f))]1/2 （1）
式中：QV——标况体积流量；△P——差压，kPa；Pfa——工作状态绝压，kPa；Tfa——工作状态绝对温度，K；Zf——工作状态下煤气的绝压系数；C’——流量系数。
图1 威力巴测量系统示意图
3．实际使用中参数的核定
威力巴流量计生产厂家是根据用户提供的有关工艺参数、测量要求来确定设备型号和计算差压的，而用户往往以原工艺设计图纸的设计值为准提供，但在企业投产后的实际生产中，由于各种原因很多参数发生了变化，这将使按原参数计算与设定的威力巴测量系统测量准确度受到较大影响，必须重新核定有关参数并计算新的差压值，改正测量系统的设定参数。我公司在煤气厂出口中压煤气流量测量中，就发现了此类问题。
工作压力Pf是获得准确差压计算的关键参数之一，由式（1）可得差压△P计算公式为：
△P = [QV / C’]2*[T(fa)*Z(f) / P(fa)] （2）
式中：P(fa) = P(f)+当地平均大气压。由此可见，工作压力Pf与差压的计算直接相关。
我公司于2003年采用V200-10-H-H-B5C在线安装型威力巴对煤气厂出口中压煤气流量进行测量，订货时提供的工作压力参数为设计值40kPa，厂家计算差压量程为200.31Pa。测量系统投运后，流量显示值约31000m3/h，与生产消耗严重不符。经仔细核查，发现问题出在当初所提供的参数上，其中压力参数影响最大。煤气厂投产后，因中压煤气用户氧化铝焙烧炉生产水平未达到设计生产能力，煤气消耗量不大，供气工作压力实际只有36 kPa，而以36 kPa计算（改正其它有误差参数）威力巴差压为206.2Pa，与原差压相差近6Pa，投运后在相同生产状况下流量显示约为27500 m3/h ，与生产消耗基本相符。可见虽然差压只相差6Pa，但流量却相差了约3500 m3/h 。而后，我公司对氧化铝生产系统进行了大规模技术改造，氧化铝焙烧产量大大提高，超过了设计生产能力1200t/h ，煤气需求量增大，为此煤气厂通过改造使煤气排送机的送风量由原来的600 m3/min提高到800m3/min，送风量的增大也使煤气压力从36 kPa 最高升到42 kPa ，在最大流量45000 m3/h 不变的条件下，其计算差压量程为197 Pa，及时调整威力巴测量系统的设定参数后，保证了测量的准确度。
4．煤气摩尔质量
式（2）中流量系数C’= N*K*YV*D*D*[T(ba)*Z(b) / P(b)]*[1 / Mr]1/2 （3）
式中：N——单位换算常数；YV——气体膨胀系数；K——威力巴的K系数；D——管道内径；Tba——标准状态下绝对温度；Zb——标准状态下该气体的绝压系数。Mr——气体摩尔质量；Pb——标准状态绝压，kPa。
可见气体摩尔质量Mr也是差压计算的重要参数。
我公司生产的煤气实际上是一组混合气体，原设计提供的煤气介质成份及所占百分比如下：
依此计算出煤气摩尔质量为25.236，在最大流量45000 m3/h ，工作压力36 kPa状态下，计算差压为208.3Pa（其它参数均正确）。而煤气厂实际生产的煤气成份介质及所占百分比为（经检验分析而得）：
以此计算实际生产的煤气摩尔质量为24.730，在与上述相同状况下计算差压为206.2 Pa，与原差压208.3 Pa 相差2.1 Pa ，在工艺生产状况相同的条件下，威力巴测量系统在设定两种差压参数时流量显示偏差约1000 m3/h。（注：上面差压的计算要依据威力巴相关计算软件，具体过程省略。）
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