一种新型流量计的技术特点和应用

　　流量是工业生产过程的一个重要计量参数,而用来测量流量的仪表种类繁多,可以说没有一种流量仪表能适合各种不同介质流量测量。相对而言,在流量检测中,节流式差压流量计的应用最广,20世纪90年代末,世界范围内的各种节流式差压流量计的销售量在流量计台数总量中约占50%~60%。随着电子技术的突飞猛进,变送器、流量积算仪等的精度、灵敏度已经发生了质的变化,达到了很高的水平,但是,几十年来流量检测元件的检测水平却没有重大突破,成了制约差压式流量测量系统发展的瓶颈,使得高水平的下游仪表无法发挥出应有的高效率。

　　20世纪90年代,美国VERIS公司推出的全新均速管流量探头———威力巴(Verabar),使得检测元件的测量精度、重复性和可靠性均达到一个新高度。

　　1　均速管流量探头的发展

　　1.1　早期的均速皮托管

　　20世纪60年代,美国出现了最早的商业用均速皮托管。早期的均速皮托管为圆形探头,高压信号由迎向流体的一组取压孔读取,再从内置的高压取压管导出;低压信号由一个位于探头后部的低压取压孔读取,如图1所示。由于圆形探头的流体分离点不固定,流体系数与雷诺数有关,单一的低压取压孔无法取得平均的低压信号等弊端,其测量精度为±10%~±15%。低压取压孔位于杂质聚集的旋涡区,非常容易被堵塞。

　　1.2　钻石Ⅰ型探头

　　20世纪70年代中期,为了提高均速流量探头的测量精度,流量计量专家们对早期的均速流量探头作了首次改良,推出了钻石Ⅰ型探头。这种钻石形的探头设计使流体分离点得到固定,测量精度有所提高,如图2所示。但是,在探头结构方面还保留了内置高压取压管和单一低压孔读取低压的设计。因此,仍然无法取得平均的低压信号,它的流体系统数仍为雷诺数的函数。探头的低压取压孔还是非常容易被堵。钻石Ⅰ型探头的测量精度为±3%~±5%。

　　1.3　钻石Ⅱ型探头

　　20世纪80年代中期,出现了三片式多腔室的钻石Ⅱ型探头。它不再采用内置高压导压管,而是由多个高压和低压取压孔对称地分布在探头的前部和后部,能同时测得平均的高压和低压信号,此种设计大大提高了均速管的性能,如图3所示。探头的测量精度提高至±1%,它的流体系数K与雷诺数无关。虽然钻石Ⅱ型探头比早期和同期的探头都优越得多,但是均速管的“历史问题”———易堵塞、信号波动大、长期精度不高等问题始终无法解决。

　　1.4　椭圆形(流线形)探头

　　为了克服钻石Ⅱ型探头的缺点,市场上曾经出现过一种椭圆形探头,如图4所示。但是这种探头受流体牵引力的影响非常大,而且探头的高压区变得非常小。流体实验的结果表明:这种探头的测量精度不稳定,探头的流体系数与雷诺数相关,并且对安装要求非常高。它只是一种过渡性的产品。