威力巴流量計
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江蘇淮海自控設(shè)備有限公司
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一、概述
ZKHH-HLV威力巴流量計是江蘇淮海儀表科技有限公司通過差壓來測量流量的裝置，是在皮托管流速測量原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?？蓽y量液體、氣體以及蒸汽等流體的流量。由于沒有活動部件，幾乎無壓力損失，安裝維修方便，運行成本低，備受用戶青睞。
傳感器是由檢測桿、取壓口和導(dǎo)桿組成，它橫穿管道內(nèi)部與管軸垂直，在測桿的迎流面上設(shè)有多個測壓孔測量總壓平均值，在其背、側(cè)流面有測量靜壓測壓孔，分別由總壓導(dǎo)壓管和靜壓導(dǎo)壓管引出，根據(jù)總壓與靜壓的差壓值，計算流經(jīng)管道的流量。也可以用流量管壁靜壓代替?zhèn)鞲衅鞅沉髅娴撵o壓。
均速管流量變送器是由傳感器、引壓附件和差壓變送器、壓力變送器、流量積算儀等配套組成的流量計。
均速管流量傳感器配上我江蘇淮海的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀即可組成各種類型的均速管流量計。也可采用任何廠家的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器以及流量積算儀組成各種類型的均速管流量計。
二、工作原理
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ZKHH-HLV 威力巴流量計是基于皮托管測速原理發(fā)展起來的，它是通過管道的平均流速及管道的有效截面積的乘積來確定流量。
一般管道中的流速分布是不均勻的。如果是充分發(fā)展的流體，其速度分布為指數(shù)規(guī)律。為了準確計量，將整個圓截面分面多個單元面積相等的多個半圓及多個半環(huán)。傳感器的檢測桿是由一根中空的金屬管組成，迎流面鉆多對總壓孔，它們分別處于各單元面積的中央，分別反應(yīng)了各單元面積內(nèi)的流速大小。由于各總壓孔是相通的，傳至檢測桿中的各點總壓值平均后，由總壓引出管引至高壓接頭，送到傳感器的正壓室。當傳感器正確安裝在有足夠長的直管段的工藝管道上時，流量截面上應(yīng)沒有旋渦，整個截面的靜壓可認為是常數(shù)，在傳感器的背面或側(cè)面設(shè)有檢測孔，代表了整個截面的靜壓。經(jīng)靜壓引出管由低壓接頭引至傳感器的負壓室。正、負壓室壓差的平方與流量截面的平均流速成正比，叢而獲得差壓與流量成正比的關(guān)系。在此關(guān)系的基處上，可由伯努利方程和連續(xù)性方程推導(dǎo)獲得均速管流量計的流量計算公式
Qv=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P／ρ1）0.5
Qm=α﹒ε﹒（π／4）﹒D2﹒（2?P﹒ρ1）0.5
其中：Qv： 體積流量 Qm： 質(zhì)量流量
α：傳感器結(jié)構(gòu)系數(shù)
△P：差壓值ε：流體膨脹系數(shù)http://www.dcybkj.com/index.html
ρ：流體工況下的密度 ε：流體膨脹系數(shù)
對于不可壓縮性流體ε=1，對于可壓縮性體ε﹤1，若式中D、△P、ρ1都使用SI單位，則QV的單位為M3∕S，Qm的單位為㎏∕S。
傳感器的流量系數(shù)α和可膨漲性系數(shù)ε，由標準裝置上標定得知，并在出廠時在合格證書上注明。
三、傳感器的基本結(jié)構(gòu)，如下圖1所示
檢測桿截面的形狀有圓形截面，菱形截面，卵形截面等多種型式，其流量系數(shù)穩(wěn)定、能耗少。
3.1、型譜規(guī)格
四.產(chǎn)品選型
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威力巴流量計 |
型譜規(guī)格 |
說明 |
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ZKHH-HLV- |
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均速流量傳感器 |
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傳感器類型 |
W |
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威力巴流量傳感器 |
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D |
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德爾塔巴流量傳感器 |
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A |
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阿牛巴流量傳感器 |
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介質(zhì)類型 |
Y |
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液體 |
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Q |
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氣體 |
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Z |
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蒸汽 |
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流體溫度 |
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2 |
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＜200℃ |
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5 |
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＜500℃ |
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流體壓力 |
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1 |
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≤1.6MPA |
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2 |
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≤2.5MPA |
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3 |
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≤4.0MPA |
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4 |
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≤6.3MPA |
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5 |
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≤10.0MPA |
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6 |
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≤25.0MPA |
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結(jié)構(gòu)類型 |
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1 |
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Ⅰ型，詳見3.2.1節(jié) |
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2 |
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Ⅱ型，詳見3.2.2節(jié) |
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3 |
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Ⅲ型，詳見3.2.3節(jié) |
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4 |
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Ⅳ型，詳見3.2.4節(jié) |
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5 |
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Ⅴ型，詳見詳3.2.5節(jié) |
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精度 |
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1 |
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1.0級，詳見3.2.8節(jié)準確度表 |
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2 |
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1.5級，祥見3.2.8節(jié)準確度表 |
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3 |
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2.5級，詳見3.2.8節(jié)準確度表 |
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連接方式 |
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1 |
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螺紋連接 |
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2 |
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法蘭連接 |
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口徑 |
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S |
用數(shù)字表示，祥見3.2.6節(jié)傳感器公稱通徑系列 |
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3.2、型譜規(guī)格說明
3.2.1、Ⅰ型，適用于（20～50）㎜的管道，外形如圖2所示。其檢測桿直徑一般為4.5～6.5㎜，傳感器與管道的連接方式有兩種：一種是螺紋連接，另一種是法蘭連接。用于高壓測量時都采用法蘭連接，如下圖所示
3.2.2、Ⅱ型，適用于40～100㎜的管道，外形如圖3所示。
由于管徑不太大，為了減少阻塞防止干擾，檢測桿的截面尺寸應(yīng)盡量小。一般直徑不大于8㎜。靜壓取壓管改在檢測桿外面的后側(cè)位上。如下圖三所示
3.2.3、Ⅲ型，適用于90～1800㎜的管道(圖四)。
當測量管的直徑較大時，檢測桿的橫截面可以做的粗些，也不會對流場有擾動。此時一般將背面的靜壓取壓管放到迎流面的總壓取壓管中形成一體，使傳感器緊奏，有利于安裝維護。當管徑很大時，且流速很高時，應(yīng)在管道直徑的另一端安裝一個支撐，加強鋼性。
此類結(jié)構(gòu)適用范圍寬、拆卸很方便。當流速大、http://www.dcybkj.com/index.html被測介質(zhì)壓力高時，應(yīng)當通過固定在管道上的法蘭與傳感器相連接。
3.2.4、Ⅳ型，適用300～2750管型。
這類傳感器適用于管道直徑DN大于等于1000㎜，壓力20MPa以上的測量，由于流速增大，作用于檢測桿上的流體
沖擊力增大。為了加強剛性除了采用法蘭連接外，還將加粗檢測桿的直徑。這類傳感器有單邊固定和雙邊固定兩種類型。
3.2.5、Ⅴ型，特殊型，當適用于較臟的介質(zhì)。當被測介質(zhì)較臟時，為了防止取壓孔堵塞，配有反向吹除部件，必要時可以不中斷工藝流程用壓縮空氣進行吹除。吹除介質(zhì)應(yīng)與管道中的介質(zhì)相同，而壓力應(yīng)大于管道中的靜壓。
3.2.6、傳感器的公稱通徑有以下系列：
25，（32），40，50，（65），80，100，（125），150，200，250，300，350，400，500，600，700，800，900，1000，1200，1400，1600，2000，2500，3000mm（括號內(nèi)的數(shù)字一般不推薦用戶選用）
3.2.7、傳感器的公稱壓力有以下系列：1.6，2.5，4.0，6.3，10，25MPa。
3.2.8、傳感器精度等級（見下表）
| 準確度等級 | 1.0 | 1.5 | 2.5 |
| 基本誤差限Ea | ±1.0 | ±1.5 | ±2.5 |
| 重復(fù)性 ％ | 0.1 | 0.2 | 0.5 |
3.3使用要求
3.3.1、被測流體應(yīng)充滿管道且流動穩(wěn)定。
3.3.2、被測的流體應(yīng)當是單相的，其相態(tài)不變，對于
成分復(fù)雜的流體須與單一成分的流體類似時方能使用。
3.3.3、被測流體在實際工況下的ReD應(yīng)大于3×104
3.3.4、應(yīng)保證傳感器前后直管段長度的要求。
3.3.5、管道內(nèi)徑大于100㎜為好。
3.3.6、在傳感器前2D的管道內(nèi)表面上，應(yīng)清潔光滑。
五、安裝與維護
4.1、安裝要求
4.1.1、對于I型的傳感器，已將檢測桿與一段管道焊成一體，安裝時使傳感器在流體流動方向內(nèi)。要求工藝管道的內(nèi)徑與傳感器的內(nèi)徑一致，或至少在上游直管段所要求的長度范圍內(nèi)傳感器的軸線與管道軸線夾角盡可能為零。
其他類型的傳感器是將其檢測桿插入工藝管道中，安裝時除了總壓孔應(yīng)正對流速方向外，保證傳感器檢測桿與工藝管道的軸線垂直，其允許的位置角壓偏差如圖五所示。
傳感器總壓孔中心與管道軸線夾角應(yīng)小于7°
傳感器檢測桿沿管道直徑方向插入到底部，其角度偏差小于7°
對于垂直管道傳感器可安裝在管道水平面沿管道圓周360的任何位置上，高低壓引壓管應(yīng)處于同一平面上，由圖六（a）所示；當測量液體時，應(yīng)向下側(cè)傾斜安裝如圖六（b）所示；當測量氣體的蒸氣時應(yīng)向上傾斜安裝如圖六（c）所
示。
4.1.2直管段
由于傳感器是以速度面積法為基礎(chǔ)，采用近似積分理論，用較多的點來描述。
分布方程，并且是在充分發(fā)展的速度分布條件下建立的。所以，為了能獲得一個理想的分布，在傳感器前后有一定長度的直管段（見下表）
.流量計安裝位置：
| 序號 | 均速管流量傳感器安裝位置 | 上游側(cè)A | 下游側(cè)B | ||
| 有整流器 | 無整流器 | ||||
| 同一平面 | 不同平面 | ||||
| 1 | 有一個90°彎頭或三通 | 6D | 7D | 9D | 3D |
| 2 | 在同一平面內(nèi)有兩個90°彎頭 | 8D | 9D | 14D | 3D |
| 3 | 在不同平面內(nèi)有兩個90°彎頭 | 9D | 19D | 24D | 4D |
| 4 | 管道直徑改變（收或擴） | 8D | 8D | 8D | 3D |
| 5 | 部分開啟的閘閥、球閥或其它節(jié)流閥 | 8D | 8D | 8D | 3D |
注：（1）表中“D”為管道內(nèi)徑。
（2）在管道段不足的情況下，上游應(yīng)占管道全長的70％，下游占30％，此時仍可給出穩(wěn)定的示值，但準確度下降。
圖五、均速管安裝位置偏差圖
圖六
4.1.3夾緊傳感器的裝置應(yīng)保證不泄露，不松動，不位移。
4.2維護
4.2.1傳感器應(yīng)在工藝管道大修時進行定期清洗，清洗的辦法很多，例如用
氣源吹除檢測管內(nèi)積存污穢；用煤油和軟絲刷洗凈，使各取壓孔保持通暢。
六.流量計產(chǎn)生故障的原因及清除辦法
| 序號 | 故障現(xiàn)象 | 產(chǎn)生的原因 | 清除辦法 |
| 1 | 無差壓信號輸出 | 1、高低壓閥未打開 | 1、打開高低壓閥 |
| 2、高低壓平衡閥未旋緊 | 2、旋緊平衡閥 | ||
| 2 | 差壓信號輸出過小 | 1、導(dǎo)壓系統(tǒng)有泄漏現(xiàn)象 | 1、認真查找，排除泄露 |
| 2、二次表量程選配不當 | 2、調(diào)小差壓變送器上限值 | ||
| 3 | 差壓信號輸出過大 | 1、二次表量程選配不當 | 1、調(diào)大差壓變送器上限值 |
| 2、背壓孔堵塞 | 2、清洗均速管，排除堵塞 |
六、均速管智能表配套方案選擇
5.1.1 ZKHH-HLV系列均速管流量感器。根據(jù)測量介質(zhì)和用戶使用的管道內(nèi)徑、工作溫度、工作壓力及流量變化設(shè)計的均速管流量感器
5.1.2 ZKHH-3351/1151DP系列差壓變送器或其它型號的差壓變送器
5.1.3 ZKHH-180系列壓力變送器或其它型號的壓力變送器
5.1.4 SWB系列溫度變送器或其它型號的溫度變送器
5.1.5 ZKHH-XMJA系列流量積算儀或其它型號的流量積算儀
以此組成的智能型均速管流量計，可帶溫壓補償，并能顯示瞬時流量、累計流量、管道內(nèi)介質(zhì)溫度、管道內(nèi)介質(zhì)壓力及差壓等值，備有通訊接口和4～20MA輸出。
七、裝置成套性
6.1 HLV系列均速管流量傳感器 1臺
6.2 HLV系列均速管流量傳感器使用說明書 1份
6.3合格證 1份
6.4配套的變送器儀表及說明書和合格證（可由用戶自行定購）
七.威力巴均速流量探頭的設(shè)計特點
子彈頭截面形狀的探頭能產(chǎn)生壓力分布， 固定的流體分離點；位于探頭側(cè)后兩邊、流體分離點之前的低壓取壓孔，可以生成穩(wěn)定的差壓信號，并且有效防堵。內(nèi)部一體化結(jié)構(gòu)能避免信號滲漏提高探頭結(jié)構(gòu)強度，保持長期高精度 。
根據(jù)空氣動力學(xué)原理設(shè)計的前粗糙表面層流邊界層和紊流邊界層的比較
流體流過光滑表面：
◆形成一個變化的層流邊界層
◆增加流體牽引力和渦街脫落力
◆層流邊界層產(chǎn)生了無法預(yù)知的牽引系數(shù)漂移
流體流過粗糙表面：
◆形成一個穩(wěn)定的紊流邊界層
◆減少流體牽引力和渦流脫落力50%，這個原理跟粗糙的高爾夫球能打得更遠相同
◆牽引系數(shù)直接和流體系數(shù)有關(guān)，是一個可以預(yù)知的常數(shù)
威力巴探頭防堵塞設(shè)計
威力巴流量探頭以其防堵設(shè)計，擺脫了其它插入式流量探頭易堵塞的弊端，使均速管流量探頭的防堵水平達到了一定的高度。
探頭高壓取壓孔不會被堵
探頭的前部形成高壓區(qū)，壓力略高于管道靜壓，阻止了顆粒進入。請注意：在探頭的高壓取壓孔處流體的速度是零，沒有物體會進入取壓孔。
如左圖，剛開機時，流體在管道靜壓作用下，進入彎管，很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當壓力平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎管進口處遇到高壓，繞道而行，不再進入彎管中。
威力巴的低壓取壓孔實現(xiàn)本質(zhì)防堵
一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是集中在背風(fēng)的房子后面的原因。其它的探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部真空區(qū)，在渦街力的作用下，探頭的低壓取壓孔很快地被渦流帶來的雜質(zhì)堵死。
威力巴的獨特設(shè)計，使低壓取壓孔位于探頭側(cè)后兩邊，流體分離點和尾跡區(qū)的前部。這種設(shè)計從本質(zhì)上防止了堵塞并且能產(chǎn)生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。
連續(xù)工作的威力巴從根本上杜絕了堵的可能，但是在以下情況下，威力巴仍要注意防堵：
1.當引壓管泄漏，探頭高壓平衡區(qū)遭到破壞，雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進入取壓孔。
2.當管道處于停產(chǎn)時，由于分子的布朗運動，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔。
3.系統(tǒng)頻繁開停機，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞。
4.介質(zhì)中含有大量的焦油、藻類生物，或者含有纖維狀的物質(zhì)，也有可能造成探頭的堵塞。
咨詢：威力巴流量計
