德尔塔巴流量计在流量测量中的应用

程 康

(东华工程科技股份有限公司，合肥230024)

0 引言

在现在工业过程自动化中，流量是重要的过程参数，为了对生产过程进行有效的监督、操作和控制，需要测量各种介质的流量。流量检测仪表是发展生产、节约能源、改善产品质量、提升经济效益和管理水平的重要工具，是工业自动化中重要的仪表之一［1］［2］。流量仪表种类繁多，各适用于不同的场合，按测量途径划分可分为质量式流量计、容积式流量计和速度式流量计，速度式流量计中又划分为电磁流量计、变面积式流量计和差压式流量计等。本文中所介绍的德尔塔巴就是一种差压式流量计。

1 德尔塔巴流量计简介

德尔塔巴是由德国思科(Systec-Controls)公司和德国埃尔朗根(Erlangen)大学于上世纪90年代合作研制开发的一种流量测量仪表［3］，1995年开始正式生产销售。目前完善至全系列各种规格，已在16个国家销售、应用数千台。

1.1 测量原理

差压式流量计是一类应用最为广泛，用量居首的流量计。德尔塔巴流量计同样是运用差压测量的原理，可以说是一种特殊的节流装置。

节流式差压测量以流量连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础。管道内充满流体，当流体流经节流件时会在节流件处形成局部收缩，导致流速增大，静压降低，在节流件前后产生差压，流量愈大，差压愈大，因而可以依据差压来衡量流量的大小［4］。

1.2 基本结构

德尔塔巴流量计由探头、安装套管、变送器连接部件、差压变送器等四部分组成。

德尔塔巴探头的长度等于管道内径，探头前后各分布着一排不均匀分布的孔，孔径为8mm，分别为高压孔和低压孔，高压孔始终面向流体的流动方向。通过探头的前后两排孔将管道内压力在孔内取平均，并得出探头前后差压［5］。

安装套管是德尔塔巴与管道的连接部件，套管的一侧与管道焊接，另一侧与德尔塔巴连接，连接形式按压力的大小可选择螺纹或法兰连接。套管的长度由管道保温层厚度决定。

德尔塔巴探头与变送器连接部件有多种选择，如：球阀、截止阀、1/2NPT外螺纹或者直接与变送器连接的椭圆转化器等。连接部件还包括适用于过热蒸汽介质的一体化冷凝器以及一体化的温度和压力测量装置。

差压变送器将探头提供的差压信号经开方和计算，得到流量。要依据探头所产生的实际压差，选择合适量程和精度的变送器。

2 德尔塔巴流量计特点

1)高精度，低直管段要求

德尔塔巴流量计很好的将高精度和低直管段要求结合在了一起，在满足直管段的条件下(一般为前7D后3D)可以达到0.5%的精度，即使在相当短的直管段下(前2D后1D)也可以到达2%的精度。这决定了德尔塔巴可以用于直管段苛刻的场所，在大管径上的应用尤为明显。

2)大差压、小压损、低运行成本

德尔塔巴特殊的探头设计决定了测量时可产生较其他一体化探头要大的差压，大差压决定了差压变送器的量程范围大，测量精度也较高。

流量计的压力损失是指由于管道中存在的一次装置，而产生的不可恢复的压力降［6］，在生产中需尽可能的减少流量计压力损失。使用德尔塔巴测量时所产生的压损远远小于孔板等传统节流装置，由于压损小，管道流体动力损失也小，装置的运行成本低，成本回收快。

3)运用范围广

德尔塔巴应用范围广，可测量干气、湿气、液体以及蒸汽等多种介质，不受介电常数限制;可选择管道式及插入式，测量口径从3mm至15000mm，适用于各种口径的方管及圆管。对与高温、腐蚀介质可采用特殊的探头及管道连接材质。

4)一体化结构、安装便利、免于维护

德尔塔巴流量计可以实现真正的一体化安装，包括蒸汽流量的测量，将差压探头、温度和压力的测量以及差压变送器在一根探头上安装，而传统的蒸汽测量无法实现一体化安装。一体化安装可以减少接头、减少泄露，更为安全，同时也减少了安装工作量，一台一体化德尔塔巴流量计从开孔至安装完毕仅需60分钟。探头取压孔的防堵设计也使得德尔塔巴流量计在后期基本免于维护。

此外，德尔塔巴流量计还有大量程比、安装方式多样等特点。德尔塔巴与一些常用流量仪表的主要性能比较见表1。

表1 常用流量计性能比较

3 德尔塔巴流量计与孔板计算比较

这里通过一则实例，对德尔塔巴流量计和孔板的差压及压损进行比较。

本工况测量介质为甲醇水溶液，密度为794 kg/m，管道公称通径DN50，工作压力0.13MPa(A)，工作温度80℃。介质的最小流量480kg/h，常用流量880kg/h，最大流量1600kg/h，刻度流量定为1800kg/h。这里分别选用孔板和型号为DF 10M的管道式德尔塔巴流量计，计算出各流量情况时差压及最大压损如表2所示。

由上表中的计算结果可以看出，在此工况下，使用德尔塔巴获得了与孔板相近、甚至略大于孔板的差压值，但其所产生的最大压损仅约为孔板的一半。此处设计若采用德尔塔巴流量计代替传统的孔板进行测量，不但可以降低对直管段的要求、提高测量精度，同时也可以减少装置的后期运行成本。

表2 德尔塔巴与孔板计算比较

4 结束语

化工设计中，流量仪表的选择不仅需要考虑到工况条件、介质本身特性、精度要求等，还需考虑安装运输便利、前期投入以及后期运行成本等实际因素，因此需要在各种流量仪表中权衡利弊，选择最为合适类型及型号。德尔塔巴流量计在精度等级、直管段要求、压损及安装上都有着自己的特点和优势，为我们流量计的选择提供了一种不错的方案，在工程应用中有着一定的实际意义。

［1］杨三青，王仁明，曾庆山.过程控制［M］.华中科技大学出版社，2008.

［2］柏逢明.过程检测及仪表技术［M］.国防工业出版社，2010.

［3］沈家明.德尔塔巴流量计测量系统探讨［J］.中国仪器仪表，2010，(6)：57-59.

［4］陆德明，张振基，黄步余.石油化工自动化控制设计手册［M］.(第三版).化学工业出版社，2000：77-78.

［5］柳玉松，索海伦，周仲虎.德尔塔巴流量计在干法脱硫中的应用［J］.贵州工业大学学报(自然科学版)，2008.37(5)：59-61.

［6］甘大方.流量仪表 200问［M］.中国计量出版社，2009.