威力巴流量计在锅炉补给水超滤反渗透系统中的应用

周根来，余胜

(华电水务工程有限公司，北京 100160)



威力巴流量计在锅炉补给水超滤反渗透系统中的应用

周根来，余胜

(华电水务工程有限公司，北京 100160)

摘要：基于锅炉给水超滤反渗透装置的组架特点，选择威力巴流量计用于测量进水、产水流量。详细介绍了该流量计的工作原理、设计特点及安装注意事项。根据实际应用案例分析了该流量计出现误差的原因，包括安装不规范、管道材质变化等，并提出了有效的解决方案，现场重新安装后该流量计的准确度及精度都能够满足工艺运行的要求。

关键词：威力巴流量计工作原理安装误差

火电厂锅炉补给水系统由原水预处理(过滤器)、超滤反渗透、电除盐(或离子交换)系统组成。超滤反渗透系统是锅炉补给水系统中必不可少的子系统。

超滤反渗透装置主要性能验收指标： 单套设备出力、回收率和脱盐率。单套设备出力指单套超滤反渗透装置产水量；回收率指膜系统中给水转换成产水或透过液的百分比，回收率=(产水流量/进水流量)×100%。运行人员需要得到准确的设备出力和回收率，才能保证整个工艺过程安全、准确、稳定地运行，这就要求测量进水、产水流量的流量计必须能够进行准确的测量。目前超滤反渗透工艺系统常用的流量计为差压流量计，不同测量方式的差压流量计对前后直管段都有特定的要求，一般都需要较长的直管段。但超滤反渗透装置采用组架方式安装，其特点是阀门管道紧凑，留给安装流量计的空间较小，且直管段很短。华电水务工程有限公司根据多年实际工程经验，推荐采用均速管威力巴流量计。

1工作原理

威力巴流量计应用流体动压原理来测量流量，与其他差压式流量计一样遵循伯努利方程：

式中：qV——管道内的体积流量(也可采用质量流量单位)；C——流量常数；Δp——差压值。

当流体流过流量计探头时，在其前部(迎流方向)产生一个高压分布区，高压分布区的压力略高于管道的静压。根据伯努利方程，流体流过流量计探头时速度加快，在探头后部产生一个低压分布区，其压力略低于管道的静压。流体流过后在探头后部产生部分真空，并且在探头后部的两侧出现漩涡。

威力巴流量计探头上开设有按一定规则排列的多对取压孔，分别测量管道轴线上流体每点的压力，在其前部(迎流方向)测得流体的多点全压力即高压平均值p1(包括每点的动压力，又称速度压力和静压力的平均值)；低压区的取压孔在其侧壁，测得流体多点静压力平均值即低压平均值p2。p1与p2的差值Δp反映了流体的平均速度压力，即平均流速的大小，以此可推算出流体的流量。

2设计特点

1) 提高传感器整体强度。威力巴流量计采用一体化双腔不锈刚耐磨防腐全金属结构，避免了其他类型均速管流量计多片式结构带来的腔室间渗漏和断裂，提高了传感器整体强度，降低了传感器断裂的可能性，保证了测量精度并有助于提高传感器的量程上限。

2) 提高测量精度。该流量计在高、低压区有按一定准则排布的多对取压孔，取压孔的间距经面积积分确定，能真实地检测出通过流体的平均速度所产生的平均差压；即使直管段不够或流体波动较大时，也能较精确测得真实的流量。探头采用特殊工艺制造的子弹头截面形状，所受到的牵引力最小，能够产生精确的压力分布，使流体与传感器的分离点固定。探头前部金属的表面进行了粗糙化处理，根据空气动力学原理，流体流过粗糙表面，形成一个稳定的紊流边界层，有利于提高低流速状态的测量精度，使得流体在低流速时，探头仍可获得稳定精确的差压信号，从而延伸了传感器的测量量程下限，保持流量系数的稳定。

3) 防堵设计。该流量计刚投入运行时，流体在管道静压的作用下，开始进入探头前部(迎流方向)的高压取压孔内腔，迅速达到了压力平衡状态，在探头前部产生了一个高压分布区，流体及其中的颗粒杂质遇到高压区后，就不再进入高压取压孔，而是绕道朝探头的两边分流开离去，在探头的后部形成一种涡流，通常颗粒杂质在涡街牵引力的作用下，集中在探头的后部，由于该流量计的低压取压孔在探头的侧后两边、流体分离点和杂质聚集区的前部，从而在本质上防止了堵塞和涡流产生的信号波动，并由此产生一个非常稳定的低压信号。

4) 高效节能。采用非收缩节流设计，比孔板的永久压损相比至少低95%，是一种高效、节能的均速流量探头，能节省大量的运行费用。

3安装注意事项

威力巴流量计从结构形式上属于插入式流量计，为不断流取出结构，由检测件、阀门、插入机构和取压装置等部件组成。

安装方式有两种： 垂直管道安装(V型)和水平管道安装(H型)。V型可以安装在水平和垂直管道；H型如果安装在垂直管道上，两边的引压管会产生高度差，有可能影响测量精度。采购时，若安装方式没有最终确定，建议选用V型。

为了保证达到应有的测量精度，均速管流量计在安装的相对位置，都需要有一定的前、后直管段，威力巴流量计的直管段要求是在满足前7D后3D时即可达到0.5%～1.0%的测量精度，管道结构不同时将会有不同的最低直管段要求。超滤反渗透装置中流量计安装位置前后只有1个弯头，直管段不一定都能满足要求，但威力巴流量计可在弯管后2D处进行安装，修正流体系数后，能够基本满足测量要求，所以特别适用于超滤反渗透组架内部管道的流量测量。

测量液体时，建议一定要从管道下方插入威力巴流量计，引压管要避免水平安装，要保证每1m长的引压管至少有80mm的向下梯度。弯曲时弯曲部分的直径至少是引压管直径的3倍,无锐角弯曲。差压变送器的安装位置应低于流量计，并要根据威力巴计算书中的差压大小来选择合适量程范围的差压变送器型号。

4流量测量误差分析及解决方案

该公司某项目中采用了21台威力巴流量计，对锅炉补给水超滤反渗透装置的流量进行测量。设备安装完毕后，刚开始对超滤反渗透工艺进水进行调试时，现场反映海水淡化反渗透入口流量、产水流量测量值都偏小，其他测点的流量测量正常。

4.1误差分析

经公司技术人员现场核实，发现现场安装的管道口径及材质与设计时参数不同。海水淡化反渗透高压泵入口流量管道设计材质为CS/PP，现场为SS；反渗透装置产水流量管道设计材质为CS/PP，现场为UPVC。现场使用的管道的内径大于设计值，最大流量对应的差压相应要变小，必须重新计算差压值。

同时根据现场提供的照片，发现流量计安装不规范，主要问题如下：

1) 前直管段长度不足，流体流过流量计时并不是处于最稳定的状态，导致测量存在误差。

2) 流量计为横向插入，探头没有在流体的全截面处测量，导致测量存在误差。

3) 引压管高于流量计，有可能产生集气，也会产生误差。

4.2解决方案

厂家技术人员提出的修改方案如下：

1) 将整个工艺管道拆下，变换方向，保证流量计探头前面有足够的前直管段。

2) 重新安装流量计时，要从下向上插入，避免管道中的气体进入到探头内部。

3) 引压管从探头下方引向变送器，防止引压管内集气，影响测量。

4) 因管道内径与设计值不同，需要重新进行计算，并根据新的差压计算值重新设定变送器的量程。

海水淡化反渗透装置重新启动后，入口流量、产水流量与实际值的误差大幅减小，达到了设计要求。

5结束语

根据对威力巴流量计测量原理的分析和实际使用的体会可知：

1) 探头的流线型外形对流体的阻力和干扰最小，前部的粗糙表面处理和低压取压孔开在两侧流体分离点前的设计，保证了探头对小流速测量的准确性和防堵性能，整体性能都优于其他的均速管探头。

2) 通过了国家法定检测部门认证的流体计算公式和实际检定，保证了计算得出的差压值是真实可信的。

3) 在实际应用中，现场的安装条件要尽量满足

该流量计的基本安装要求，避免因安装问题导致测量不准。

该流量计在国外某项目锅炉补给水系统中安装投用运行已经1a多，准确度及精度都能满足工艺运行要求。

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中图分类号：TH814

文献标志码：B

文章编号：1007-7324(2016)01-0078-02

作者简介：周根来(1972—)，男， 1997年毕业于西安石油学院，获学士学位，现就职于华电水务工程有限公司，从事火力发电厂热工仪表、分析仪表及控制系统的设计工作，任高级工程师，注册自动化系统工程师。

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