一、概述
最先進的差壓式流量測量技術
JDV威力巴采用了完全符合空氣動力學原理的工程結構設計，是一種在精度、功效及可靠方面達到了無比卓越程度的傳感元件。
1、用途
適用于氣體、液體和蒸汽的高精度流量測量。威力巴是一種差壓式、速率平均式流量傳感器，通過傳感器在流體中所產(chǎn)生的差壓進行流量測量。威力巴反映流體真實的流速，其精度達到± 1.0%，重復性達± 0.1%。威力巴的突出優(yōu)點是：輸出一個非常穩(wěn)定、無脈動的差壓信號
2 、探頭的設計特點
子彈頭截面形狀的探頭能產(chǎn)生精確的壓力分布，固定的流體分離點；位于探頭側后兩邊、流體分離點之前的低壓取壓孔，可以生成穩(wěn)定的差壓信號，并且有效防堵。內(nèi)部一體化結構能避免信號滲漏，提高探頭結構強度，保持長期高精度。
3.威力巴探頭防堵塞設計威力巴流量探頭以其卓越的防堵設計，徹底擺脫了阿牛巴等插入式流量探頭易堵塞的弊端，使均速管流量探頭的防堵水平達到了空前的高度。
探頭高壓取壓孔不會被堵探頭的前部形成高壓區(qū)，壓力略高于管道靜壓，阻止了顆粒進入。請注意：在探頭的高壓取壓孔處流體的速度是零，沒有物體會進入取壓孔。開機時，流體在管道靜壓作用下，進入彎管，很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當壓力平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎管進口處遇到高壓，繞道而行，不再進入彎管中。
威力巴的低壓孔實現(xiàn)本質(zhì)防堵一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是集中在背風的房子后面的原因。其它的探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部真空區(qū)，在渦街力的作用下，探頭的低壓取壓孔很快地被渦流帶來的雜質(zhì)堵死。威力巴的獨特設計，使低壓取壓孔位于探頭側后兩邊，流體分離點和尾跡區(qū)的前部。這種設計從本質(zhì)上防止了堵塞并且能產(chǎn)生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。
4.探頭的優(yōu)點
● 可測量多種介質(zhì)，應用范圍廣泛
● 精度高、量程比大
● 探頭取壓孔本質(zhì)防堵
● 測量信號穩(wěn)定、波動小
● 管道永久壓損低
● 獨有高強度的子彈頭形單片雙腔結構
● 安裝費用低，基本免維護
● 可以在線安裝和檢修
5.威力巴均速管流量傳感器的特點
● 穩(wěn)定的信號
威力巴的低壓取壓孔位于探頭側后兩邊、流體與探頭分離點之間，遠離渦流波動區(qū)域。
● 卓越的長期高精度
威力巴能夠保證精度的長期穩(wěn)定，這是因為：
⑴. 它不受磨損、污垢和油污的影響。
⑵. 結構上沒有可移動部件。
⑶. 設計上排除了堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。在探頭前部，高靜壓區(qū)圍繞著探頭，使高壓取壓孔不會被堵塞。最重要的是，低壓孔取在探頭側后兩邊，流體從表面斜掠而過，保護了低壓孔不會被掠動，而其它的探頭容易堵塞，因為它們的低壓取壓孔在雜質(zhì)聚集的低壓波動區(qū)域。
● 最低的安裝費用
⑴. 只需要進行幾英寸的線條焊接，完成安裝是非常簡單和快捷的。
⑵. 應用專用工具，可以實現(xiàn)帶壓在線安裝。
⑶. 全部的閥和各種儀器的接口只需進行簡單的裝配，需要非常低的裝配費用。
● 非常低的運行費用
⑴.它是一種非收縮節(jié)流的設計，作為一種插入式流量探頭，威力巴的運行費用是最低的。
⑵.威力巴只產(chǎn)生非常低的永久性壓力損耗，典型的少于0.7KPa
⑶. 一個孔板元件所產(chǎn)生的永久性壓力損耗超過14KPa
⑷.與孔板比較，威力巴的能量損耗降低了95%。
● 連續(xù)工作的威力巴從根本上杜絕了堵的可能，但是在以下情況下，威力巴仍要注意防堵：
⑴. 當引壓管泄漏，探頭高壓平衡區(qū)遭到破壞，雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進入取
壓孔。
⑵. 當管道處于停產(chǎn)時，由于分子的布朗運動，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔。
⑶. 系統(tǒng)頻繁開停機，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞。
⑷. 介質(zhì)中含有大量的焦油、藻類生物，或者含有纖維狀的物質(zhì)，也有可能造成探頭的堵塞。
6 、應用新技術
獨創(chuàng)的設計帶閥門的接頭威力巴...全新的設計理念提供一個全新的概念，在儀器的接頭處內(nèi)置儀表截止閥
1 . 使安裝和維護更加簡單。
2 . 減少裝配部件的數(shù)量，使硬件連接
成本降低。
快捷的安裝系統(tǒng)
快捷插入和拔出
● 密封驅(qū)動系統(tǒng)能夠避免損壞元件
● 能夠分別應用于多個探頭的安裝
全部安裝不超過1 小時
\二、主要技術指標
1、威力巴流量測量系統(tǒng)性能指標
測量精度：± 1% 重復精度：± 0.1%
適用壓力：0～40MPa 適用溫度：－ 180℃～＋ 550℃
測量上限：取決于探頭強度測量下限：取決于測量最小差壓要求
量 程 比：大于10∶1
適用管徑：38mm～9,000mm 圓管、方管
適用介質(zhì)：滿管、單向流動的、單向的氣體、蒸汽和粘度不大于1 0 厘泊的液體
威力巴的使用范圍及其廣泛，它大量用于各種氣體、液體和蒸
汽的測量，以下為典型應用介質(zhì)。
氣體/液體/蒸汽
天然氣/冷卻水/飽和蒸汽
壓縮空氣/鍋爐水/過熱蒸汽
燃氣/除鹽水
氣體碳氫化合物/液體碳氫化合物
熱空氣/低溫液體
發(fā)生爐氣體/導熱液體
三、威力巴工作原理簡介
當流體流過探頭時，在其前部產(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)伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個低壓分布區(qū)，低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后在探頭后部產(chǎn)生部分真空，并在探頭的兩側出現(xiàn)旋渦。均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關鍵因素。低壓信號的穩(wěn)定和準確對均速探頭的精度和性能起決定性作用。威力巴均速流量探頭能精確地檢測到由流體的平均速度所產(chǎn)生的平均差壓。威力巴均速流量探頭在高、低壓區(qū)有按一定準則排布的多對取壓孔，使準確測平均流速成為可能
威力巴流量計使用中需要注意的相關事項
(1) 在安裝使用時，當管道上、下游的直管段不夠長時，推薦在彎管后2倍管道直徑處安裝威力巴。因在彎管后的流體剖面較復雜，需將流體系數(shù)K做輕微調(diào)整，據(jù)有關資料表明調(diào)整K系數(shù)以后，測量精度由原來的±1%下降到±3%，重復精度由原來的±0.1%下降到±0.3%。
(2) 連續(xù)工作的威力巴從根本上杜絕了堵的可能，但在以下情況，威力巴仍需注意防堵：
當引壓管泄漏，探頭高壓區(qū)遭到破壞，雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進入取壓孔；
當管道處于停產(chǎn)時，由于分子的布朗運動，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔；
系統(tǒng)頻繁開機時，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞；
介質(zhì)中含有大量的焦油、藻類生物，或者含有纖維狀的物質(zhì)，也有可能造成探頭的堵塞。
威力巴的研究
本文通過對威力巴工作原理、性能指標及威力巴均速流量探頭優(yōu)點的介紹，并從四個方面對威力巴流量測量系統(tǒng)和孔板流量測量系統(tǒng)做了比較，得出威力巴是一種高效、節(jié)能的均速流量探頭的結論，最后結合實踐指出威力巴使用過程中應注意的問題。
關鍵詞 威力巴 均速 探頭 系統(tǒng) 節(jié)能
1. 概述
利用差壓原理進行流量測量是當今世界上最可靠的流量測量方式之一，代表產(chǎn)品——孔板有著悠久的歷史，人們對它的安裝、使用和檢修都非常熟悉。
流量測量系統(tǒng)由節(jié)流裝置（差壓發(fā)生器）、差壓變送器以及流量積算儀等二次儀表組成。
隨著電子技術的突飛猛進，變送器、積算儀等二次儀表的精度、靈敏度發(fā)生了質(zhì)的變化，達到了極高的水平。但是，幾十年來一次源的檢測水平始終沒有重大突破，成了制約差壓式流量測量系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸，使得高水平的下游儀表無法發(fā)揮出應有的高效率。
進入九十年代，美國VERIS公司推出的全新均速流量探頭——威力巴，使得一次源的測量精度、重復性和可靠性達到一個嶄新的高度。
威力巴探頭、差壓變送器加上積算儀等二次儀表，構成了當今世界上最高水平的差壓流量測量系統(tǒng)。
1.1 威力巴均速流量探頭的八大優(yōu)點
● 可測量多種介質(zhì)，應用范圍廣泛
● 精度高，量程比大
● 探頭取壓孔本質(zhì)防堵
● 測量信號穩(wěn)定、波動小
● 管道永久壓損低
● 獨有高強度的子彈頭型單片雙腔結構
● 安裝費用低，基本免維護
● 可以在線安裝和檢測
1.2 威力巴流量測量系統(tǒng)的性能指標
● 測量精度：±1% ● 重復精度：±0.1%
● 適用壓力：0 ~ 40MPa ● 使用溫度：-180℃ ~ 550℃
● 測量上限：取決于探頭強度 ● 測量下限：取決于測量最小差壓要求
● 量程比：大于10 : 1 ● 適用管徑：38mm ~ 9,000mm 圓管、方管
● 適用介質(zhì)：滿管、單向流動的、單相的氣體、蒸汽和粘度不大于10厘泊的液體
2．威力巴工作原理
當流體流過探頭時，在其前部產(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)伯努利方程原理，流體流過探頭時速度加快，在探頭后部產(chǎn)生一個低壓分布區(qū)，低壓分布區(qū)的壓力略低于管道的靜壓。流體從探頭流過后，在探頭后部產(chǎn)生部分真空，并且在探頭的兩側出現(xiàn)旋渦。
均速流量探頭的截面形狀、表面粗糙狀況和低壓取壓孔的位置是決定探頭性能的關鍵因素。低壓信號的穩(wěn)定和準確對均速探頭的精度和性能起著決定性作用。威力巴均速流量探頭能精確地檢測到由流體的平均速度所產(chǎn)生的平均差壓，它在高、低壓區(qū)有按一定準則排布的多對取壓孔，使準確檢測平均流速成為可能。
3．威力巴流量測量系統(tǒng)和孔板流量測量系統(tǒng)的比較
3.1 威力巴與孔板長期精度比較
威力巴和孔板相比能保持長期的高精度。這是因為，威力巴的獨特結構不受磨損、雜質(zhì)和油脂的影響，沒有可以活動的部件，一體化結構避免了高、低壓腔室之間的信號滲漏；相反，孔板使用時間一長，精度就會急劇下降，需要進行定期檢測和清洗，導致孔板精度下降的原因很多。美國Florida Gas Transmission Company進行了一項實驗，定量測量各種因數(shù)對孔板所導致的精度損失。部分實驗結果如下：
3.2 安裝費用的比較
威力巴和孔板相比節(jié)省了大量的安裝費用。威力巴在安裝過程中，只需要進行簡單的焊接，焊接的工作量從幾厘米到十幾厘米不等，基本上與管道的直徑大小無關，相比孔板需要一個2倍管道圓周的焊接所需的費用小等多。例如，在DN250的管道上安裝威力巴，只需進行10cm的焊接；同樣的管道，安裝孔板則需要進行160cm的焊接，相比之下威力巴至少節(jié)約了60%的安裝費用。根據(jù)經(jīng)驗，管道的管徑越大，威力巴在安裝上節(jié)約的費用越多。
3.3 運行費用的比較
威力巴和孔板相比節(jié)省了大量的運行費用。同孔板相比威力巴的長期運行費用非常低，投入運行不到一年所節(jié)省的電費就可以收回采購成本。
威力巴采用非收縮節(jié)流設計，比孔板的永久壓損至少降低了95%以上，是一種高效、節(jié)能的均速流量探頭。（具體見下面的壓損比較的計算）
3.4 壓損的比較
節(jié)流式流量計是一種典型的差壓式流量計，是目前工業(yè)生產(chǎn)中用來測量氣體、液體和蒸汽流量最常用的一種流量計。
其測量的理論基礎是：在充滿流體的管道中，固定放置一個流通面積小于管道截面積的阻力件（節(jié)流件），則管道內(nèi)流體在通過該節(jié)流件時就會造成局部收縮，在收縮處流速增加，靜壓力降低，因此，在節(jié)流件前后將產(chǎn)生一定的壓力差。對于一定形狀和尺寸的節(jié)流件、一定的測壓位置和前后直管段、一定的流體參數(shù)情況下，節(jié)流件前后的差壓△P與流量Q之間關系符合伯努利方程。
這種流量計不可避免地會在管道中產(chǎn)生永久壓損。以孔板為例，其流體壓力損失的主要原因是孔板前后渦流的形成以及流體的沿程摩擦，它使得流體具有的總機械能的一部分不可逆轉(zhuǎn)地變成了熱能，消失在流體內(nèi)。人們采用了噴嘴、文丘里管等節(jié)流件，以盡量減少節(jié)流件前后的渦流區(qū)，盡而減少流體的壓力損失。
威力巴流量計采用了子彈頭形的革命性設計，使得其不僅在流量測量上保持了高精度、高強度和大量程比，還使得管道壓損大大降低。
威力巴和孔板的壓損比較：
孔板壓損的經(jīng)驗公式：
當β=0.6時， PPLo=0.6×△P
當β=0.7時， PPLo=0.5×△P
其中： β-------孔板的孔徑比
△P------孔板產(chǎn)生的差壓
PPLo-----孔板產(chǎn)生的壓損
標準噴嘴壓損大約為：PPLn=0.28×△P ~ 0.33×△P
通過實驗可以得出，威力巴的壓損大約為：PPLv=0.03×△P
由于威力巴的差壓△P比孔板的差壓△P小一個數(shù)量級，而壓損的比例又小了一個數(shù)量級，所以威力巴的壓損和孔板的壓損相比是微乎其微的。
下面我們將壓力損失的表示式寫出來：
節(jié)流件壓損帶來的功率損失，其計算表達式為：
Hp’=Q×PPL
其中： Q------流體體積流量 PPL----節(jié)流件產(chǎn)生的壓損
假設為了彌補節(jié)流件帶來的不可恢復的壓損，我們在其后增加一臺壓力泵，該泵的效率假定為η。
則： Hp= Q×PPL÷η
其中:Q---------流體體積流量 AM3/S
PPL------節(jié)流件產(chǎn)生的壓損 KPa
η------電動機效率 無量綱常數(shù)
Hp--------功率損失 KW
舉例說明：以蒸汽測量為例
假設一測點，測量介質(zhì)為過熱蒸汽，管徑為Φ325×13mm ，壓力為3900KPa G，溫度為450℃ ，在此溫度、壓力下其蒸汽密度為12.511Kg/M3 ，介質(zhì)流量為50T/H時威力巴所產(chǎn)生的差壓為5.600 KPa 。
威力巴所產(chǎn)生的壓損： PPLv=0.03×△P=0.03×5.600=0.168 KPa
根據(jù)上述公式，功率損失： Hp= Q×PPL÷η
因工況下過熱蒸汽的密度為12.511Kg/M3 ，所以工況下（3900KPa G , 450℃）介質(zhì)體積流量為：
體積流量=質(zhì)量流量/介質(zhì)密度
Q=50×1000÷12.511≈3996.5M3/H=1.110M3/S （3900KPa G , 450℃）
假設電動機效率η=0.8
則：威力巴損失的功率為 Hp=1.110×0.168÷0.8=0.233 (KW)
假設一年運行365天，每天運行24小時，每度電的電費為0.8元，那么一年威力巴的能耗換算成電費：￥/年=365×24×0.233×0.8≈1633￥/年
假設另一相同測點使用孔板測量，同樣條件下孔板的壓差30Kpa，孔板的β=0.7 ，孔板所產(chǎn)生的壓損：PPLo=0.5×30=15.0KPa
威力巴比孔板的永久壓損降低的百分比為：（15.0－0.168）÷15.0×100%=98.88%
很明顯，它是一種高效、節(jié)能的均速流量探頭。
根據(jù)上述公式，孔板損失的功率為：
Hp=1.110×15.0÷0.8≈20.813(KW)
一年運行365天，每天運行24小時，每度電的電費為0.8元，那么一年孔板的能耗換算成電費：￥/年=365×24×20.813×0.8≈145858￥/年
那么，每運行一年，威力巴比孔板節(jié)省的運行費用為：145858-1633=144225￥/年
4．威力巴使用注意事項
威力巴流量探頭以其卓越的防堵設計，徹底擺脫了阿牛巴等插入式流量探頭易堵塞的弊端，使均速管流量探頭的防堵水平達到了空前的高度。
4.1 威力巴探頭的高壓取壓孔不會被堵
探頭前部形成高壓區(qū)，壓力略高于管道靜壓，阻止了顆粒進入。請注意，在探頭的高壓取壓孔處流體的速度是零，沒有物體會進入取壓孔。因為，剛開機時，流體在管道靜壓作用下進入彎管，很快形成了壓力平衡的狀態(tài)。當壓力平衡狀態(tài)形成以后，流體在彎管進口處遇到高壓，繞道而行，不再進入彎管中。
4.2 威力巴探頭的低壓取壓孔實現(xiàn)本質(zhì)防堵
一般情況下，灰塵、沙子和顆粒在渦街力的作用下，集中在探頭的后部。這就是為什么秋天的樹葉總是集中在背風的房子后面的原因。其它的探頭由于低壓取壓孔取在探頭尾部真空區(qū)，在渦街力的作用下，探頭的低壓取壓孔很快地被渦流帶來的雜質(zhì)堵死。
威力巴的獨特設計，使低壓取壓孔位于探頭側后兩邊、流體分離點和尾跡區(qū)的前部。這種設計從本質(zhì)上防止了堵塞并且能產(chǎn)生一個非常穩(wěn)定的低壓信號。
4.3 探頭使用時需注意事項
當管道上、下游的直管段不夠長時，推薦在彎管后2倍管道直徑處安裝威力巴。因在彎管后的流體剖面較復雜，需將流體系數(shù)K做輕微調(diào)整。調(diào)整K系數(shù)以后，測量精度為±3%，重復精度為±0.3%。
連續(xù)工作的威力巴從根本上杜絕了堵的可能，但在以下情況，威力巴仍需注意防堵：
※ 當引壓管泄漏，探頭高壓區(qū)遭到破壞，雜質(zhì)中直徑較小的顆粒就有可能進入取壓孔；
※ 當管道處于停產(chǎn)時，由于分子的布朗運動，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔；
※ 系統(tǒng)頻繁開機時，在高壓區(qū)形成的瞬間，顆粒小的雜質(zhì)有可能進入取壓孔，日積月累，就有可能造成探頭的堵塞；
※ 介質(zhì)中含有大量的焦油、藻類生物，或者含有纖維狀的物質(zhì)，也有可能造成探頭的堵塞。
