长城安泰 CTWB威力巴流量计

系统概述

CTWB型威力巴流量计是根据ISO396“封闭管道中流体流量的测量—速度面积法”国际标准而设计制造的专门用于大口径煤气、烟道气、电厂风流量测量的先进仪表。该套流量计是由差压传感探头和计算显示单元构成。该系统具有测量范围宽、压力损失小（压损仅为最大差压的3%，高效节能）、或不断气检修、不易结污、可在线清洗等突出性能，适用于脏污、低压、低流速大口径煤气及空气等介质的流量测量。

威力巴均速流量探头的设计特点

早期的均速流量探头，在截面设计上忽视了临界流体的流动情况和空气动力学原理，所以其应用范围受到很大的限制。

·其它截面类型探头的限制因素：

·取压孔易堵塞

·信号波动大

·精度不高

·受流体牵引力影响振动大

钻石形探头有一个尖锐的固定分离点，会产生很大的流动牵引力，引起探头振动和信号噪声，并在探头尾部出现较强的部分真空，使探头低压取压孔容易被堵塞。

空气动力形状探头由于高压区范围小所以以其对流体迎角非常敏感，导致实际测量精度不可靠，测量误差大于±10.0%。

而威力巴探头的独特设计彻底摆脱了阿牛巴以往几中均速探头易堵塞、精度不高的特点，使得一次源的测量精度、重复性和可靠性达到一个崭新高度。

其主要特点：子弹头截面形状的探头能产生精确的压力分布，固定的流体分离点；位于探头侧后两边、流体分离点之前的低压取压空，可以生成稳定的差压信号，并且有效防堵。内部一体化结构能避免信号渗漏，提高探头结构强度，保持长期高精度。

前表面粗糙处理（就像高尔夫球的表面）能减少流体牵引力，提高低流速时的测量精度。

低压取压孔的位置避开了杂质聚集区，实现本质防堵。

威力巴的低压孔实现本质防堵

一般情况下，灰尘、沙子和颗粒在涡街力的作用下，集中在探头的后部。这就是为什么秋天的树叶总是在背风的房子后面的原因。其它的探头由于低压取压孔取在探头尾部真空区，在涡街力的作用下，探头的低压取压孔很快地被涡流带来的杂质堵死。

威力巴的独特设计，使低压取压孔位于探头侧后两边，流体分离点和尾迹区的前部。这种设计从本质上防止了堵塞并且能产生一个非常稳定的低压信号。

连续工作的威力巴从根本上杜绝了堵的可能，但是在以下情况下，威力巴仍要注意防堵：

1.当引压管泄漏，探头高压平衡区遭到破坏，杂质中直径较小的颗粒就可能进入取压孔。

2.当管道处于停产时，由于分子的布郎运动，颗粒小的杂质有可能进入取压孔。

3.系统频繁开停机，在高压区形成的瞬间，颗粒小的杂质有可能进入取压孔，日积月累，就有可能造成探头的堵塞。

4.介质含有大量的焦油、藻类生物，或者含有纤维状的物质，也有可能造成探头的堵塞。

三、测量原理

威力巴探头是威力巴流量计的传感部分，它将管道中某点的流体流速转变成一个对应的差压信号。其采用新一代的专有技术设计结构，独有的测头形式具有测量压力损失小，污物不易堆积的性能；新螺纹杆装置可以对测管的插入位置进行精确调整，保证测量精度；密封室与球阀装置使得测管可以不断气安装检修。

威力巴流量计是根据动压转变静压原理工作的。测头迎流面的测孔测出流体的总压，测头后流面的测孔测出流体的静压。

统性能及技术参数

在均速流量探头中探头的截面形状、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。低压信号是否稳定是准确对均速探头的精度和性能直决定性的作用。

威力巴探头之所以能精确的检测到流体的平均速度，是因为在威力巴探头高低压区有按对数线性法排列的多对取压孔，通过多对取压孔可以精确的检测到平均流速产生的平均差压。

安装注意事项

（1）首先介绍威力巴流量计的安装要求。

这种流量计可以安装在管道的任何平面上（水平、垂直和倾斜等），在安装中需考虑测量介质对引压管线的影响。

1）测液体的流量   对于垂直管道，流量计可安装在管道水平面，沿周围360°的任何位置上。而对于水平管道，流量计的引压接头必须位于管道中心线以下

测气体的流量    对于垂直管道，流量计可安装在管道水平面，沿周围360°的任何位置上。而对于水平管道，流量计的引压接头必须位于管道中心线以上，如图5.2所示。

3）测蒸汽的流量    对于垂直管道，流量计可安装在沿管道水平面上，应注意两个正负压引压接头应处于同一个水平面上，如图5.3所示。

传感器与差压计（差压变送器）

下面以CTWB500的安装为例介绍安装步骤。

在管道上焊一个直径为62mm，长为100mm的短管。短管的轴线应垂直于管道轴线。

将法兰安装座颈部对准短管，调整其位置使其法兰上的流向箭头指向流体流动方向，并使其轴线垂直于管道轴线。把法兰安装座焊在短管上。

对于大口径，如流速较高，为加强安装刚性，应在管道的另一侧安装支撑座（如图5.5）用一根软线，通过已焊安装短管中心，并垂直于管道轴线，绕管道一周。对折线即为支撑座的中心。在此烧一个直径为φ62mm的圆孔，点焊上支撑座。将威力巴探头由安装短管穿过管道伸进支撑座，应使威力巴端部与支撑座侧壁间隙均匀，否则可调整支撑座位置，然后把支撑座焊在管道上，安装完成。

在大中径高温情况下，应考虑温度膨胀的问题，在均带管端部与支撑座底部之间应有一不定期的间隙。如温度超过90℃，管径为1.5m时间隙应不小于19mm，当管径达到3m，间隙应不小于38mm，其余类推。

在差压式流量计中威力巴要求的必要直管段长度（如表6.1所示）是比较短的，这是此类流量计的一个优点。

如发出ISF测量示值有明显偏差可由以下一些方面进行检查。

1）安装方向不正确威力巴的总静压孔的方向与流体方向关系密切，除安装偏角较大外，是否把总静压孔装反了亦应注意。

2）管道内径  前面谈过检测杆长度与管道内径不符合亦会带来许多问题，这里不再重述。

3）输出差压信号过低  差压信号如低于正常值很多，应考虑引压管线及其附件是否有泄漏，或均速管总压孔堵塞等。

4）输出差压信号过高  输出差压高于正常值很多时有可能静压测孔堵塞，输出不是差压而是静压值。

 
六、与同类产品相比较

·威力巴和孔板相比能保持长期的高精度

·威力巴长期精度高

·不受磨损、杂质和油脂的影响。

·没有可以活动的部件。

·一体化结构避免的高低腔室之间的信号渗漏。

·孔板长期精度差

·孔板使用时间一长，精度会急剧下降，需要进

行定期检测和清洗。

·导致孔板精度下降的部分因素参看右图。

孔板测试结果

美国Filridr Gas Transmisson Company进行了一项实验，量量测量各种因素对孔板所导致的精度损失。

威力巴和孔板相比节省了大量的安装费用

威力巴在安装过程中，只需要进行简单的焊接，焊接的工作量从几厘米到十几厘米不等，基本上与管道直径的大小无关。相比孔板需要一个2倍管道圆周的焊接所需的费用小的多。

例如，在DN250的管道上安装威力巴，只需进行10cm的焊接，同样的管道，安装孔板则需要进行160cm的焊接，相比之下威力巴至少节约60%的安装费用。下图显示的为威力巴和孔板的安装费用比较，不难看出管径越大，威力巴在安装上节约的费用越多。

威力巴和孔板相比节省了大量的运行费用

同孔板相比威力巴的长期运行费用非常低，投入运行一年所节省的电费就可以收回采购成本。

威力巴彩非收缩节流设计，比孔板的永久压损至少低了95%以上，是一种高效、节能的均速流量探头。下面图表显示了在不同的管径下，不同的介质测量中，强力巴比孔板每运行一年所节省的电费以及所减小的额外功率开销。

威力巴与孔板压损比较

节流式流量计是一种典型的差压式流量计，是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸汽流量最常用的一流量计。

其测量的理论基础是：在充满流体的管道中，固定放置一个流通面积小于管道截面积的阻力件（节流件），则管道内流体在通过该节流件时就会造成局部收缩，在收缩处流速增加，静压力降低，因此，在节流件前后将产生一定的压力差。对于一定形状和尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管段、一定的流体参数情况下，节流件前后的差压△P与流量Q之间关系符合伯努力方程。

这种流量计不可避免会在管道中产生永久压损，以孔板为例，其流体压力损失的主要原因是孔板前后涡流的形成以及流体的沿程磨擦，它使得流体具有的总机械能的一部分不可逆转地变成了热能，消失在流体内。人们采用了喷嘴、文丘里管等节流件，以尽量减少节流件前后的涡流区，进而减少流体的压力损失。

威力巴流量计采用了子弹头形的革命性设计，使得其不仅在流量测量小时保持了高精度、高强度和大量程比，还使得管道压损大大降低。

威力巴和孔板的压损比较：

孔板压损的经验公式：

当β=0.6时，PPLo=0.6×△P

当β=0.7时，PPLo=0.5×△P

其中：

β—孔板的孔径比   △P—孔板产生的差压

PPLo—孔板产生的压损

标准喷嘴压损大约为：

PPLn=0.28×△P～0.33×△P

通过实验可以得出，强力巴的压损大约为

PPLv=0.03×△P

由于威力巴的差压△P与孔板的差压△P小一个数量级，而压损的比例又小了一个数量级，所以威力巴的压损和孔板的压损相比微乎其微的。

下面我们将压力损失的表达式写出来：

节流件压损带来的功率损失，其计算表达式为：

HP’=Q×PPL

其中：Q—流体体积流量

　　　PPL—节流件产生的压损

假设为了弥补节流件带来的不可恢复的压损，我们在其后增加一台压力泵，该泵的效率假定为η。

则：Hp=Q×PPL÷η

　　其中：Q—流体体积流量，AM3/S

　　PPL—节流件产生的压损Kpa

η—电动机效率  无量纲常数

Hp—功率损失KW