1.引 言
利用差壓原理進行流量測量是當今世界上使用zui廣泛、zui可靠的流量測量方式,隨著科學技術(shù)的發(fā)展和流量測量技術(shù)的進步,一些新型、高性能的測量傳感裝置逐步取代了傳統(tǒng)的節(jié)流裝置進行流量測量,由美國VERIS公司推出的全新均速流量探頭——威力巴便是其中之一。
在過去幾十年來一次源的檢測水平始終沒有重大突破,成了制約差壓式流量測量系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸,使得高水平的下游儀表無法發(fā)揮出應(yīng)有的率。威力巴的出現(xiàn),恰恰克服了這一缺陷,使得一次源的測量精度、重復(fù)性和可靠性達到一個嶄新的高度。
從使用角度看,威力巴均速流量探頭與傳統(tǒng)的流量節(jié)流裝置相比具有更多的優(yōu)點,具體表現(xiàn)在以下幾個方面:
威力巴的設(shè)計、制造*,但其測量系統(tǒng)對被測介質(zhì)有關(guān)參數(shù)的準確性要求也非常高,這一點要比其它流量測量系統(tǒng)的要求嚴格得多。本文從威力巴測量原理出發(fā),結(jié)合其在我公司煤氣流量測量中的應(yīng)用,談該流量計在實際使用中的參數(shù)核定問題及使用過程中需要注意的相關(guān)事項。
2.威力巴測量原理
如圖1所示,威力巴均速流量探頭垂直插入管道固定安裝,當流體流過探頭時,在其前部產(chǎn)生一個高壓分布區(qū),高壓分布區(qū)的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)的壓力略低于管道的靜壓,威力巴探頭在高、低壓區(qū)有按一定準則排布的多對取壓孔,通過這些取壓孔,威力巴能夠地檢測到由流體平均速度所產(chǎn)生的平均差壓△P。需要注意的是均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關(guān)鍵因素,低壓信號的穩(wěn)定和準確對均速探頭的精度和性能起著決定性作用。在煤氣測量中,流量QV與△P的對應(yīng)關(guān)系為:
QV = C’*[(△P*P(fa))/(T(fa)*Z(f))]1/2 (1)
式中:QV——標況體積流量;△P——差壓,kPa;Pfa——工作狀態(tài)絕壓,kPa;Tfa——工作狀態(tài)溫度,K;Zf——工作狀態(tài)下煤氣的絕壓系數(shù);C’——流量系數(shù)。
圖1 威力巴測量系統(tǒng)示意圖
3.實際使用中參數(shù)的核定
威力巴流量計生產(chǎn)廠家是根據(jù)用戶提供的有關(guān)工藝參數(shù)、測量要求來確定設(shè)備型號和計算差壓的,而用戶往往以原工藝設(shè)計圖紙的設(shè)計值為準提供,但在企業(yè)投產(chǎn)后的實際生產(chǎn)中,由于各種原因很多參數(shù)發(fā)生了變化,這將使按原參數(shù)計算與設(shè)定的威力巴測量系統(tǒng)測量準確度受到較大影響,必須重新核定有關(guān)參數(shù)并計算新的差壓值,改正測量系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)。我公司在煤氣廠出口中壓煤氣流量測量中,就發(fā)現(xiàn)了此類問題。
工作壓力Pf是獲得準確差壓計算的關(guān)鍵參數(shù)之一,由式(1)可得差壓△P計算公式為:
△P = [QV / C’]2*[T(fa)*Z(f) / P(fa)] (2)
式中:P(fa) = P(f)+當?shù)仄骄髿鈮?。由此可見,工作壓力Pf與差壓的計算直接相關(guān)。
我公司于2003年采用V200-10-H-H-B5C在線安裝型威力巴對煤氣廠出口中壓煤氣流量進行測量,訂貨時提供的工作壓力參數(shù)為設(shè)計值40kPa,廠家計算差壓量程為200.31Pa。測量系統(tǒng)投運后,流量顯示值約31000m3/h,與生產(chǎn)消耗嚴重不符。經(jīng)仔細核查,發(fā)現(xiàn)問題出在當初所提供的參數(shù)上,其中壓力參數(shù)影響zui大。煤氣廠投產(chǎn)后,因中壓煤氣用戶氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)水平未達到設(shè)計生產(chǎn)能力,煤氣消耗量不大,供氣工作壓力實際只有36 kPa,而以36 kPa計算(改正其它有誤差參數(shù))威力巴差壓為206.2Pa,與原差壓相差近6Pa,投運后在相同生產(chǎn)狀況下流量顯示約為27500 m3/h ,與生產(chǎn)消耗基本相符。可見雖然差壓只相差6Pa,但流量卻相差了約3500 m3/h 。而后,我公司對氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)進行了大規(guī)模技術(shù)改造,氧化鋁焙燒產(chǎn)量大大提高,超過了設(shè)計生產(chǎn)能力1200t/h ,煤氣需求量增大,為此煤氣廠通過改造使煤氣排送機的送風量由原來的600 m3/min提高到800m3/min,送風量的增大也使煤氣壓力從36 kPa zui高升到42 kPa ,在zui大流量45000 m3/h 不變的條件下,其計算差壓量程為197 Pa,及時調(diào)整威力巴測量系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)后,保證了測量的準確度。