威孔流量計(jì)在冶金行業(yè)煤氣管道中的應(yīng)用
更新時(shí)間：2010-06-25 點(diǎn)擊次數(shù)：2287次
0 引言
孔板流量計(jì)發(fā)展較早
，技術(shù)成熟
，價(jià)格低廉，有標(biāo)準(zhǔn)
，理論精度高
，應(yīng)用非常廣泛。但它存在許多不足之處，如應(yīng)用中許多因素（設(shè)計(jì)參數(shù)與工況參數(shù)不符導(dǎo)致孔板加工制作有誤
，上游直管段不足，孔板和管道不同心
，長(zhǎng)期使用導(dǎo)致孔板A面受污
，銳角磨損等）對(duì)其測(cè)量精度有非常大的影響，使其測(cè)量誤差增大
；安裝較為麻煩
，若安裝不正確，容易發(fā)生介質(zhì)泄漏
，維護(hù)及拆洗的工作量較大
；量程比較小，局限性大
；壓力損失較大
，運(yùn)行費(fèi)用高。
冶金行業(yè)中
，輸送各類煤氣的管徑較大
，對(duì)于直管段要求嚴(yán)格的流量計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)不易找到合適的安裝位置
，使測(cè)量精度難以保證
。威力巴、阿牛巴
、熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)雖然解決了壓損問(wèn)題
，但如所測(cè)介質(zhì)雜質(zhì)較多，取壓孔很容易堵塞，精度難以保證
。
1 煤氣流量裝置的選型原則
要正確和有效地選擇煤氣流量測(cè)量方法和儀表
，必須熟悉儀表和所使用煤氣特性。同時(shí)
，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素
。歸納起來(lái)有5個(gè)方面因素，即性能要求
、煤氣特性
、安裝要求、環(huán)境要求和安裝運(yùn)行費(fèi)用
。
其次
，要充分考慮度、重復(fù)性
、線性度
、流量范圍和范圍度、壓力損失
、輸出信號(hào)特性和響應(yīng)時(shí)間
，安裝條件、方式等
。按測(cè)量對(duì)象各自的測(cè)量目的
，儀表性能方面有著不同的側(cè)重點(diǎn)。例如：商貿(mào)核算和倉(cāng)儲(chǔ)交接對(duì)度要求較高
；過(guò)程控制連續(xù)測(cè)量通常只要求良好的可靠性和重復(fù)性
，而對(duì)測(cè)量度放在次要地位；批量配比生產(chǎn)除了要良好的可靠性和重復(fù)性外
，還希望有好的測(cè)量度
。
2 威孔流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、原理及性能特點(diǎn)
2.1 威孔流量計(jì)的結(jié)構(gòu)
威孔流量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示
。
2 2 測(cè)量原理
威孔流量計(jì)是一種新型的高精度差壓式流量計(jì)
，它與孔板相反，通過(guò)在密封管道中心線懸掛一個(gè)特制的流線形錐體來(lái)進(jìn)行*節(jié)流
，用上游管壁和錐體尾部測(cè)量的差壓計(jì)算流量
，俗稱錐型流量計(jì)、V錐流量計(jì)
。圖2為測(cè)量原理圖
，其理論基于封閉管道中能量相互轉(zhuǎn)化的伯努利定理。
在穩(wěn)定流量的情況下
，管道中的流速與差壓的開(kāi)方成正比
。即：
式中：β為直徑比
；D為管道內(nèi)徑，mm
；d為錐體外徑
，mm；Q為流量
，m
3/h
；k為流出系數(shù)，無(wú)量綱
，因不同流量而異
；E為氣體膨脹系數(shù)，無(wú)量綱
，在非壓縮應(yīng)用時(shí)等于1；Δp為差壓
，Pa
；ρ為流體密度，kg/m
3。
2.3 性能及特點(diǎn)
2.3.1 產(chǎn)生更穩(wěn)定的差壓信號(hào)
，小流量的測(cè)量更準(zhǔn)確
孔板的差壓是通過(guò)中間開(kāi)孔的節(jié)流件，讓流體突然收縮流動(dòng)發(fā)生改變
，從而產(chǎn)生差壓
；威孔流量計(jì)是通過(guò)懸掛軸心的錐形體，讓流體逐漸收縮
，流動(dòng)平緩地發(fā)生改變
，這樣減弱了流場(chǎng)中壓力波動(dòng)的幅值，產(chǎn)生的差壓信號(hào)更加穩(wěn)定
，能分辨的差壓信號(hào)更小
，有利于小流量的測(cè)量。
2.3.2 更寬流量測(cè)量范圍
威孔流量計(jì)*的結(jié)構(gòu)
，使得在低流速時(shí)
，依然能產(chǎn)生足夠分辨的差壓，使得差壓的量程下限比傳統(tǒng)差壓儀表低
，量程得以向下限擴(kuò)展
，可達(dá)到15∶1。
2.3.3 很高的重復(fù)性
、測(cè)量精度
重復(fù)性優(yōu)于±0.1%
；測(cè)量精度優(yōu)于±0.5%。
3 威孔流量計(jì)對(duì)直管段要求不嚴(yán)格
雖然所有的差壓式流量?jī)x表都是依據(jù)伯努利定理測(cè)量
，但伯努利定理有一個(gè)基本要求
，即被測(cè)量的流體必須為理想流體
，許多傳統(tǒng)差壓式流量計(jì)（如孔板、文丘里
、噴嘴等）的節(jié)流方式無(wú)法直接形成理想流體
。為了盡量滿足伯努利定理要求，不得不安裝很長(zhǎng)的前
、后直管段（15D～30D）
，將不規(guī)則的流體場(chǎng)變成近似理想流體。
威孔流量計(jì)可以測(cè)量液體
、氣體
、蒸汽及氣、液兩相介質(zhì)
。流體的條件可以從深低溫到超臨界狀態(tài)
，工作溫度zui高達(dá)700℃，zui大壓力可達(dá)到40MPa
，zui高雷諾數(shù)zui高為5×10
6，雷諾數(shù)zui低為8×10
3甚至更低。其所產(chǎn)生的滿刻度差壓信號(hào)
，從zui低小于0.1kPa到幾十kPa
。威孔流量計(jì)的精度高、重復(fù)性好
、量程比寬
、對(duì)直管段要求低、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好
、信號(hào)穩(wěn)定
；而且壓力損失小，其中節(jié)流元件為一個(gè)懸掛在管道*的錐形體
，具有*的“整流”功能和無(wú)銳利緣口的物理特性
，能重塑曲線，在緊靠錐形體上游和下游較窄的區(qū)域內(nèi)（前0～3D
、后0～D）
，將流速不規(guī)則的流體直接整流成理想流體，可充分滿足伯努利定理的要求
；這決定了它比傳統(tǒng)節(jié)流裝置更具有*的性能
。即使在極惡劣的使用條件下，如上游有兩個(gè)很靠近錐體的不在同一平面上的彎頭時(shí)
，也能使流體場(chǎng)分布變得平坦和對(duì)稱
，從而確保測(cè)量精度；非常*的錐形元件
，能阻止污染物的形成與沉積
。所以特別適用于高爐煤氣
、焦?fàn)t煤氣、混合煤氣的測(cè)量
，而且價(jià)格與孔板流量計(jì)相差不多
，是一種值得推廣應(yīng)用的新型流量計(jì)。
4 結(jié)束語(yǔ)
威孔流量計(jì)
，結(jié)合智能型二次儀表或PLC
，*可以作為計(jì)量考核儀表使用；并且重現(xiàn)精度高
，這個(gè)特點(diǎn)特別適用于過(guò)程流量和控制流量的測(cè)量
；焊接式安裝方式，保證威孔傳感器長(zhǎng)時(shí)間
、無(wú)泄漏安全運(yùn)行
；對(duì)直管段要求低，可方便地在狹小的地方或裝置內(nèi)使用
，適應(yīng)性強(qiáng)
；配合不同的彎管材質(zhì)和合適的幾何尺寸，威孔流量計(jì)可以適應(yīng)絕大多數(shù)工藝介質(zhì)和工藝條件的流量測(cè)量
，威孔流量計(jì)的適用范圍十分廣闊。
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