0 引言

孔板流量計(jì)發(fā)展較早，技術(shù)成熟，價(jià)格低廉，有國(guó)際標(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，要充分考慮精確度、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)精確度要求較高；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)量精確度放在次要地位；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)量精確度。

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)行中央節(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，m3/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/m3。

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)獨(dú)特的結(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)，工作溫度最高達(dá)700℃，最大壓力可達(dá)到40MPa，最高雷諾數(shù)最高為5×106，雷諾數(shù)最低為8×103甚至更低。其所產(chǎn)生的滿刻度差壓信號(hào)，從最低小于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)懸掛在管道中央的錐形體，具有獨(dú)特的“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)流裝置更具有優(yōu)越的性能。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；非常獨(dú)特的錐形元件，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，完全可以作為計(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。

參考文獻(xiàn)：

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