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威力巴流量計的優勢與應用

來源：西安三聯測控技術有限公司 2025年02月24日 15:11

隨著企業管理工作的不斷加強，對流量計的穩定、準確、可靠要求也越來越高，各種不同的流量計被廣泛應用于生產中。傳統的孔板式流量計由于節流裝置壓損大、磨損嚴重、安裝管段長、難于拆洗、量程比小、大管徑安裝困難等缺點逐步被新型流量計取代。西安三聯測控專業制造插入式流量計近二十年，其中典型的威力巴流量計是公司推出的差壓式、速率平均式流量傳感器，新穎的結構解決了傳統均速管存在的問題。其精度、重復精度、可靠性、防堵性已達到一個新的高度，是較為理想的插入式差壓流量計

1 測量原理

威力巴流量計為差壓式流量計，其測量原理和其他差壓式流量計相同，遵循伯努利方程（能量守恒定律）和流體連續方程（質量守恒定律）。當流體流過探頭時，在其前部產生一個高壓分布區，高壓分布區的壓力略高于管道的靜壓。根據伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產生一個低壓分布區，低壓分布區的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后在探頭后部產生部分真空，并且在探頭的兩側出現漩渦，充滿管道的流體流經管道內的威力巴探頭，在探頭的前、后側產生壓力差（或稱差壓）。威力巴流量計均速流量探頭能精確地檢測到由流體的平均速度所產生的平均差壓。流體的流速越大，產生的差壓越大。通過測量差壓的實測值，能確定流過威力巴探頭的流量大小。流量測量式為

（1）

式中q_v——流體的體積流量，m³/s

K——工作狀態下威力巴的流量系數

Yυ——工作狀態下流體流過威力巴時的流束膨脹系數（對不可壓縮流體Yυ=1，可壓縮性流體，Yυ<1）；

S——工作狀態下管道橫截面積，m²；

Δp——差壓，Pa

ρ——工作狀態下的流體密度，kg/m³。

根據式（1），只要確定流量系數就可以直接計算流體的體積流量。

2 發展創新

均速管流量探頭的發展亦是歷經波折，自20世紀60年代圓形探頭的商用均速皮托管的出現，到70年代中期的鉆石I型探頭，再到80年代中期的三片式多腔室鉆石II型探頭，即使它的出現比之前探頭優化了很多，但均速管遺留的“易堵塞、信號波動大、長期精度不高等”歷史問題，仍無法解決。

為了克服鉆石II型探頭的缺點，又出現了橢圓形探頭，但其測量精度不穩，探頭的流體系數與雷諾數相關，對安裝要求非常高，只能作為過渡產品。

直到20世紀90年代初，流量探頭技術進一步研制，出現了動力學結構的彈頭型探頭。彈頭型探頭設計通過大量實驗證實：威力巴的流體系數是與雷諾數無關的常數，且實際的K系數與理論預測的K系數的偏差僅為±0.5%。

3 威力巴流量計技術特點

威力巴是一種彈頭型斷面的均速管。威力巴（探頭）迎向流體的取壓孔讀取高壓信號；側后兩面的取壓孔讀取低壓信號。通過引壓管將威力巴探頭測得的差壓信號與差壓變送器連接，變成電信號傳至二次儀表（計算機系統），構成流量測量系統。

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3.1 流量系數穩定

威力巴流量計彈頭型斷面的探頭有明顯的拐點，使流體通過探頭后流體分離點固定，流量系數K的穩定性好。威力巴探頭成功應用了流體邊界層理論研究的成果。在探頭前端表面進行粗糙化處理并加防淤槽，相當于加入一個紊流發生器，使探頭不再形成邊界層流而始終保持邊界紊流，降低流體牽引力和渦街脫落力，并使流體產生穩定的流線，從而使流量系數K更加穩定。

3.2 防堵塞性好

灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的尾部。其他均速管探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部，在渦街力的作用下，探頭很快被渦街力帶來的雜質堵塞。雖然可以采取增設吹掃裝置等措施，但無法從根本上解決堵的問題，因而影響正常計量。

威力巴探頭的高壓測孔因彈頭形狀的前部較寬，形成高壓區，阻止流體中固體顆粒的進入。低壓取壓孔取在側后兩邊，在流體與探頭的分離點之前，避開了渦流影響的半真空區域，避免了渦流帶來的雜質對取壓孔的堵塞。其防堵塞性能優于其他均速管探頭。正是威力巴探頭新穎的防堵設計，為煤氣等較臟流體的準確測量提供了應用空間。

3.3 一體化結構高精度取壓

加強高強度彈頭形單片雙腔結構，使其內部成一體化結構，避免了信號滲漏，提高了探頭結構強度，能夠保持長期的高精度測量。

3.4 測得真實的平均流速

威力巴探頭插入管道后，探頭通過流體的整個速度剖面。探頭上有多個取壓孔，其位置經面積積分后確立。通過多孔均速取壓，所測信號能反映流體截面真實的平均流速。即使直管不足夠長或流體波動較大，也能準確測得真實流量。

3.5 性能指標

威力巴探頭具有量程比寬、管道的壓力損失低、安裝方便、基本免維護、使用壽命長等特點，可用于38~12000mm各種材質的圓管、方管的流量測量。常規產品工作壓力為10MPa，工作溫度為427°C。特殊產品工作壓力為40MPa，工作溫度為800°C。

4 威力巴流量計安裝

4.1 威力巴探頭安裝

為了得到精確的流量測量，要選取合理的安裝位置，滿足威力巴流量計直管段的要求。一般前直管段為管道直徑的10倍，后直管段為管道直徑的5倍。核實正確的管道流向，區分水平管和垂直管以及測量介質對探頭的安裝要求。對空氣和氣體類介質，威力巴安置在圓管上部160°的任何方位；對于液體和蒸汽類介質，威力巴探頭安置在圓管下部160°的任何方位。對于液體可使任何氣泡回流到管道中；對于蒸汽允許冷凝水進入儀器管道流入冷凝管道中。對于垂直管道，威力巴可安裝在圍繞垂直管道的任何方位（要滿足直管段的要求）。

4.2 差壓變送器安裝

對于液體和蒸汽類介質，變送器必須安置在低于威力巴的位置。對于空氣和氣體類介質，變送器必須安置在高于威力巴的位置。

5 威力巴流量計的應用

由于威力巴流量計具有安裝方便、壓損小、基本免維護、使用壽命長等特點，在電廠得到了廣泛應用?？灯诫姀S在凝結水流量、小機進汽流量、凝結水補水流量及鍋爐側水流量等多處選用了威力巴流量計。

威力巴流量計計算書中介紹了傳感器型、支撐結構、探頭規格和差壓接管方式以及主要參數計算。對于小機進汽流量，經過溫度補償后流量公式為

（3）

式中ρ為溫度和壓力參數。由于密度差壓的微小變化，對流量會引起大幅的變化，對于溫度、壓力、差壓的測量精度要求就非常嚴格。溫度可以采用高精度的熱阻，壓力和差壓必須選用高精度的變送器和差壓變送器。威力巴流量計對流體的壓縮很小，取得的差壓也較小。對于差壓的測量，盡量選用精度高量程適合的差壓變送器。

6 結束語

本文闡述了威力巴流量計的工作原理及其在生產中的應用。威力巴流量計具有穩定的流量系數、高精度取壓、管道壓力損失低、安裝方便、基本免維護等特點。缺點為流量計由于對流體的壓縮很小，取得的差壓較小，對流速很低的流體測量效果不是很理想。另外，威力巴流量計對于溫度、壓力、差壓的測量要求高，應當選擇高精度變送器、差壓變送器和熱阻。

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