周根來，余勝

(華電水務工程有限公司，北京 100160)

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威力巴流量計在鍋爐補給水超濾反滲透系統(tǒng)中的應用

周根來，余勝

(華電水務工程有限公司，北京 100160)

摘要：基于鍋爐給水超濾反滲透裝置的組架特點，選擇威力巴流量計用于測量進水、產水流量。詳細介紹了該流量計的工作原理、設計特點及安裝注意事項。根據實際應用案例分析了該流量計出現(xiàn)誤差的原因，包括安裝不規(guī)范、管道材質變化等，并提出了有效的解決方案，現(xiàn)場重新安裝后該流量計的準確度及精度都能夠滿足工藝運行的要求。

關鍵詞：威力巴流量計工作原理安裝誤差

火電廠鍋爐補給水系統(tǒng)由原水預處理(過濾器)、超濾反滲透、電除鹽(或離子交換)系統(tǒng)組成。超濾反滲透系統(tǒng)是鍋爐補給水系統(tǒng)中必不可少的子系統(tǒng)。

超濾反滲透裝置主要性能驗收指標： 單套設備出力、回收率和脫鹽率。單套設備出力指單套超濾反滲透裝置產水量；回收率指膜系統(tǒng)中給水轉換成產水或透過液的百分比，回收率=(產水流量/進水流量)×100%。運行人員需要得到準確的設備出力和回收率，才能保證整個工藝過程安全、準確、穩(wěn)定地運行，這就要求測量進水、產水流量的流量計必須能夠進行準確的測量。目前超濾反滲透工藝系統(tǒng)常用的流量計為差壓流量計，不同測量方式的差壓流量計對前后直管段都有特定的要求，一般都需要較長的直管段。但超濾反滲透裝置采用組架方式安裝，其特點是閥門管道緊湊，留給安裝流量計的空間較小，且直管段很短。華電水務工程有限公司根據多年實際工程經驗，推薦采用均速管威力巴流量計。

1工作原理

威力巴流量計應用流體動壓原理來測量流量，與其他差壓式流量計一樣遵循伯努利方程：

式中：qV——管道內的體積流量(也可采用質量流量單位)；C——流量常數(shù)；Δp——差壓值。

當流體流過流量計探頭時，在其前部(迎流方向)產生一個高壓分布區(qū)，高壓分布區(qū)的壓力略高于管道的靜壓。根據伯努利方程，流體流過流量計探頭時速度加快，在探頭后部產生一個低壓分布區(qū)，其壓力略低于管道的靜壓。流體流過后在探頭后部產生部分真空，并且在探頭后部的兩側出現(xiàn)漩渦。

威力巴流量計探頭上開設有按一定規(guī)則排列的多對取壓孔，分別測量管道軸線上流體每點的壓力，在其前部(迎流方向)測得流體的多點全壓力即高壓平均值p1(包括每點的動壓力，又稱速度壓力和靜壓力的平均值)；低壓區(qū)的取壓孔在其側壁，測得流體多點靜壓力平均值即低壓平均值p2。p1與p2的差值Δp反映了流體的平均速度壓力，即平均流速的大小，以此可推算出流體的流量。

2設計特點

1) 提高傳感器整體強度。威力巴流量計采用一體化雙腔不銹剛耐磨防腐全金屬結構，避免了其他類型均速管流量計多片式結構帶來的腔室間滲漏和斷裂，提高了傳感器整體強度，降低了傳感器斷裂的可能性，保證了測量精度并有助于提高傳感器的量程上限。

2) 提高測量精度。該流量計在高、低壓區(qū)有按一定準則排布的多對取壓孔，取壓孔的間距經面積積分確定，能真實地檢測出通過流體的平均速度所產生的平均差壓；即使直管段不夠或流體波動較大時，也能較精確測得真實的流量。探頭采用特殊工藝制造的子彈頭截面形狀，所受到的牽引力最小，能夠產生精確的壓力分布，使流體與傳感器的分離點固定。探頭前部金屬的表面進行了粗糙化處理，根據空氣動力學原理，流體流過粗糙表面，形成一個穩(wěn)定的紊流邊界層，有利于提高低流速狀態(tài)的測量精度，使得流體在低流速時，探頭仍可獲得穩(wěn)定精確的差壓信號，從而延伸了傳感器的測量量程下限，保持流量系數(shù)的穩(wěn)定。

3) 防堵設計。該流量計剛投入運行時，流體在管道靜壓的作用下，開始進入探頭前部(迎流方向)的高壓取壓孔內腔，迅速達到了壓力平衡狀態(tài)，在探頭前部產生了一個高壓分布區(qū)，流體及其中的顆粒雜質遇到高壓區(qū)后，就不再進入高壓取壓孔，而是繞道朝探頭的兩邊分流開離去，在探頭的后部形成一種渦流，通常顆粒雜質在渦街牽引力的作用下，集中在探頭的后部，由于該流量計的低壓取壓孔在探頭的側后兩邊、流體分離點和雜質聚集區(qū)的前部，從而在本質上防止了堵塞和渦流產生的信號波動，并由此產生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。

4) 高效節(jié)能。采用非收縮節(jié)流設計，比孔板的永久壓損相比至少低95%，是一種高效、節(jié)能的均速流量探頭，能節(jié)省大量的運行費用。

3安裝注意事項

威力巴流量計從結構形式上屬于插入式流量計，為不斷流取出結構，由檢測件、閥門、插入機構和取壓裝置等部件組成。

安裝方式有兩種： 垂直管道安裝(V型)和水平管道安裝(H型)。V型可以安裝在水平和垂直管道；H型如果安裝在垂直管道上，兩邊的引壓管會產生高度差，有可能影響測量精度。采購時，若安裝方式沒有最終確定，建議選用V型。

為了保證達到應有的測量精度，均速管流量計在安裝的相對位置，都需要有一定的前、后直管段，威力巴流量計的直管段要求是在滿足前7D后3D時即可達到0.5%～1.0%的測量精度，管道結構不同時將會有不同的最低直管段要求。超濾反滲透裝置中流量計安裝位置前后只有1個彎頭，直管段不一定都能滿足要求，但威力巴流量計可在彎管后2D處進行安裝，修正流體系數(shù)后，能夠基本滿足測量要求，所以特別適用于超濾反滲透組架內部管道的流量測量。

測量液體時，建議一定要從管道下方插入威力巴流量計，引壓管要避免水平安裝，要保證每1m長的引壓管至少有80mm的向下梯度。彎曲時彎曲部分的直徑至少是引壓管直徑的3倍,無銳角彎曲。差壓變送器的安裝位置應低于流量計，并要根據威力巴計算書中的差壓大小來選擇合適量程范圍的差壓變送器型號。

4流量測量誤差分析及解決方案

該公司某項目中采用了21臺威力巴流量計，對鍋爐補給水超濾反滲透裝置的流量進行測量。設備安裝完畢后，剛開始對超濾反滲透工藝進水進行調試時，現(xiàn)場反映海水淡化反滲透入口流量、產水流量測量值都偏小，其他測點的流量測量正常。

4.1誤差分析

經公司技術人員現(xiàn)場核實，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場安裝的管道口徑及材質與設計時參數(shù)不同。海水淡化反滲透高壓泵入口流量管道設計材質為CS/PP，現(xiàn)場為SS；反滲透裝置產水流量管道設計材質為CS/PP，現(xiàn)場為UPVC?，F(xiàn)場使用的管道的內徑大于設計值，最大流量對應的差壓相應要變小，必須重新計算差壓值。

同時根據現(xiàn)場提供的照片，發(fā)現(xiàn)流量計安裝不規(guī)范，主要問題如下：

1) 前直管段長度不足，流體流過流量計時并不是處于最穩(wěn)定的狀態(tài)，導致測量存在誤差。

2) 流量計為橫向插入，探頭沒有在流體的全截面處測量，導致測量存在誤差。

3) 引壓管高于流量計，有可能產生集氣，也會產生誤差。

4.2解決方案

廠家技術人員提出的修改方案如下：

1) 將整個工藝管道拆下，變換方向，保證流量計探頭前面有足夠的前直管段。

2) 重新安裝流量計時，要從下向上插入，避免管道中的氣體進入到探頭內部。

3) 引壓管從探頭下方引向變送器，防止引壓管內集氣，影響測量。

4) 因管道內徑與設計值不同，需要重新進行計算，并根據新的差壓計算值重新設定變送器的量程。

海水淡化反滲透裝置重新啟動后，入口流量、產水流量與實際值的誤差大幅減小，達到了設計要求。

5結束語

根據對威力巴流量計測量原理的分析和實際使用的體會可知：

1) 探頭的流線型外形對流體的阻力和干擾最小，前部的粗糙表面處理和低壓取壓孔開在兩側流體分離點前的設計，保證了探頭對小流速測量的準確性和防堵性能，整體性能都優(yōu)于其他的均速管探頭。

2) 通過了國家法定檢測部門認證的流體計算公式和實際檢定，保證了計算得出的差壓值是真實可信的。

3) 在實際應用中，現(xiàn)場的安裝條件要盡量滿足

該流量計的基本安裝要求，避免因安裝問題導致測量不準。

該流量計在國外某項目鍋爐補給水系統(tǒng)中安裝投用運行已經1a多，準確度及精度都能滿足工藝運行要求。

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中圖分類號：TH814

文獻標志碼：B

文章編號：1007-7324(2016)01-0078-02

作者簡介：周根來(1972—)，男， 1997年畢業(yè)于西安石油學院，獲學士學位，現(xiàn)就職于華電水務工程有限公司，從事火力發(fā)電廠熱工儀表、分析儀表及控制系統(tǒng)的設計工作，任高級工程師，注冊自動化系統(tǒng)工程師。

稿件收到日期： 2015-05-27，修改稿收到日期： 2015-12-20。