威力巴流量計在鍋爐補給水超濾反滲透系統(tǒng)中的應(yīng)用

周根來，余勝

(華電水務(wù)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(yīng)用

周根來，余勝

(華電水務(wù)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(jìn)水、產(chǎn)水流量。詳細(xì)介紹了該流量計的工作原理、設(shè)計特點及安裝注意事項。根據(jù)實際應(yīng)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(zhì)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(zhǔn)確度及精度都能夠滿足工藝運行的要求。

關(guān)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(yù)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(biāo)： 單套設(shè)備出力、回收率和脫鹽率。單套設(shè)備出力指單套超濾反滲透裝置產(chǎn)水量；回收率指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)換成產(chǎn)水或透過液的百分比，回收率=(產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量)×100%。運行人員需要得到準(zhǔn)確的設(shè)備出力和回收率，才能保證整個工藝過程安全、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地運行，這就要求測量進(jìn)水、產(chǎn)水流量的流量計必須能夠進(jìn)行準(zhǔn)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(wù)工程有限公司根據(jù)多年實際工程經(jīng)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(yīng)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(nèi)的體積流量(也可采用質(zhì)量流量單位)；C——流量常數(shù)；Δp——差壓值。

當(dāng)流體流過流量計探頭時，在其前部(迎流方向)產(chǎn)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(jù)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(chǎn)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(chǎn)生部分真空，并且在探頭后部的兩側(cè)出現(xiàn)漩渦。

威力巴流量計探頭上開設(shè)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(cè)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(shè)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(jié)構(gòu)，避免了其他類型均速管流量計多片式結(jié)構(gòu)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(zhǔn)則排布的多對取壓孔，取壓孔的間距經(jīng)面積積分確定，能真實地檢測出通過流體的平均速度所產(chǎn)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(chǎn)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(jìn)行了粗糙化處理，根據(jù)空氣動力學(xué)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(shè)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(jìn)入探頭前部(迎流方向)的高壓取壓孔內(nèi)腔，迅速達(dá)到了壓力平衡狀態(tài)，在探頭前部產(chǎn)生了一個高壓分布區(qū)，流體及其中的顆粒雜質(zhì)遇到高壓區(qū)后，就不再進(jìn)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(zhì)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(cè)后兩邊、流體分離點和雜質(zhì)聚集區(qū)的前部，從而在本質(zhì)上防止了堵塞和渦流產(chǎn)生的信號波動，并由此產(chǎn)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(shè)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(jié)構(gòu)形式上屬于插入式流量計，為不斷流取出結(jié)構(gòu)，由檢測件、閥門、插入機構(gòu)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(chǎn)生高度差，有可能影響測量精度。采購時，若安裝方式?jīng)]有最終確定，建議選用V型。

為了保證達(dá)到應(yīng)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(dá)到0.5%～1.0%的測量精度，管道結(jié)構(gòu)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(jìn)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(nèi)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(yīng)低于流量計，并要根據(jù)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(jìn)行測量。設(shè)備安裝完畢后，剛開始對超濾反滲透工藝進(jìn)水進(jìn)行調(diào)試時，現(xiàn)場反映海水淡化反滲透入口流量、產(chǎn)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(jīng)公司技術(shù)人員現(xiàn)場核實，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場安裝的管道口徑及材質(zhì)與設(shè)計時參數(shù)不同。海水淡化反滲透高壓泵入口流量管道設(shè)計材質(zhì)為CS/PP，現(xiàn)場為SS；反滲透裝置產(chǎn)水流量管道設(shè)計材質(zhì)為CS/PP，現(xiàn)場為UPVC?，F(xiàn)場使用的管道的內(nèi)徑大于設(shè)計值，最大流量對應(yīng)的差壓相應(yīng)要變小，必須重新計算差壓值。

同時根據(jù)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(dǎo)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(dǎo)致測量存在誤差。

3) 引壓管高于流量計，有可能產(chǎn)生集氣，也會產(chǎn)生誤差。

4.2解決方案

廠家技術(shù)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(jìn)入到探頭內(nèi)部。

3) 引壓管從探頭下方引向變送器，防止引壓管內(nèi)集氣，影響測量。

4) 因管道內(nèi)徑與設(shè)計值不同，需要重新進(jìn)行計算，并根據(jù)新的差壓計算值重新設(shè)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(chǎn)水流量與實際值的誤差大幅減小，達(dá)到了設(shè)計要求。

5結(jié)束語

根據(jù)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(cè)流體分離點前的設(shè)計，保證了探頭對小流速測量的準(zhǔn)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(rèn)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(yīng)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(dǎo)致測量不準(zhǔn)。

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(jīng)1a多，準(zhǔn)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(xiàn)標(biāo)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(xué)院，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于華電水務(wù)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(shè)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。