[导读] 介绍了威力巴流量计的工作原理、计算方法、基本结构、性能特点和应用情况。
随着企业管理工作的不断加强，对流量计的稳定、准确、可靠要求也越来越高，各种不同的流量计被广泛应用于生产中。传统的孔板式流量计由于节流装置压损大、磨损严重、安装管段长、难于拆洗、量程比小、大管径安装困难等缺点逐步被新型流量计取代。威力巴流量计为美国VERIS公司推出的差压式、速率平均式流量传感器，独特的结构彻底解决了传统均速管存在的问题。其精度、重复精度、可靠性、防堵性已达到一个新的高度，是较为理想的插入式差压流量计。
1 测量原理
威力巴流量计为差压式流量计，其测量原理和其他差压式流量计相同，遵循伯努利方程（能量守恒定律）和流体连续方程（质量守恒定律）。当流体流过探头时，在其前部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。根据伯努利方程原理，流体流过探头时速度加快，在探头后部产生一个低压分布区，低压分布区的压力略低于管道的静压。流体从探头流过后在探头后部产生部分真空，并且在探头的两侧出现漩涡，充满管道的流体流经管道内的威力巴探头，在探头的前、后侧产生压力差（或称差压）。威力巴流量计均速流量探头能精确地检测到由流体的平均速度所产生的平均差压。流体的流速越大，产生的差压越大。通过测量差压的实测值，能确定流过威力巴探头的流量大小。流量测量式为
（1）
式中qv——流体的体积流量，m3/s
K——工作状态下威力巴的流量系数
Y&UPSilon;——工作状态下流体流过威力巴时的流束膨胀系数（对不可压缩流体Yυ=1，可压缩性流体，Yυ<1）；
S——工作状态下管道横截面积，m2；
Δp——差压，Pa
ρ——工作状态下的流体密度，kg/m3。
根据式（1），只要确定流量系数就可以直接计算流体的体积流量。
2 流量系数K的确定
根据空气动力学、流体力学、边界层理论和实际流体测试数据，VERIS公司建立了威力巴流量计探头的流量系数K的数学分析模型：
（2）
式中Cb——探头尺寸；
βυ——探头截面与管道截面的面积比；
C∞——取压孔位置。
K主要取决于探头尺寸、取压孔位置和探头截面与管道截面的面积比，其变化与流体雷诺数变化无关，精度可达±0.5%，比其他流量计精确度高。
3 威力巴流量计技术特点
威力巴是一种弹头型断面的均速管。威力巴（探头）迎向流体的取压孔读取高压信号；侧后两面的取压孔读取低压信号。通过引压管将威力巴探头测得的差压信号与差压变送器连接，变成电信号传至二次仪表（计算机系统），构成流量测量系统。
3.1 流量系数稳定
威力巴流量计弹头型断面的探头有明显的拐点，使流体通过探头后流体分离点固定，流量系数K的稳定性好。威力巴探头成功应用了流体边界层理论研究的成果。在探头前端表面进行粗糙化处理并加防淤槽，相当于加入一个紊流发生器，使探头不再形成边界层流而始终保持边界紊流，降低流体牵引力和涡街脱落力，并使流体产生稳定的流线，从而使流量系数K更加稳定。
3.2 防堵塞性好
灰尘、沙子和颗粒在涡街力的作用下，集中在探头的尾部。其他均速管探头由于低压取压孔取在探头尾部，在涡街力的作用下，探头很快被涡街力带来的杂质堵塞。虽然可以采取增设吹扫装置等措施，但无法从根本上解决堵的问题，因而影响正常计量。
威力巴探头的高压测孔因弹头形状的前部较宽，形成高压区，阻止流体中固体颗粒的进入。低压取压孔取在侧后两边，在流体与探头的分离点之前，避开了涡流影响的半真空区域，避免了涡流带来的杂质对取压孔的堵塞。其防堵塞性能优于其他均速管探头。正是威力巴探头独特的防堵设计，为煤气等较脏流体的准确测量提供了应用空间。
3.3 一体化结构高精度取压
独有高强度子弹头形单片双腔结构，使其内部成一体化结构，避免了信号渗漏，提高了探头结构强度，能够保持长期的高精度测量。
3.4 测得真实的平均流速
威力巴探头插入管道后，探头通过流体的整个速度剖面。探头上有多个取压孔，其位置经面积积分后确立。通过多孔均速取压，所测信号能反映流体截面真实的平均流速。即使直管不足够长或流体波动较大，也能准确测得真实流量。
3.5 性能指标
威力巴探头具有量程比宽、管道的永久性压力损失低、安装方便、基本免维护、使用寿命长等特点，可用于38~12000mm各种材质的圆管、方管的流量测量。常规产品工作压力为10MPa，工作温度为427°C。特殊产品工作压力为40MPa，工作温度为800°C。
4 威力巴流量计安装
4.1 威力巴探头安装
为了得到精确的流量测量，要选取合理的安装位置，满足威力巴流量计直管段的要求。一般前直管段为管道直径的10倍，后直管段为管道直径的5倍。核实正确的管道流向，区分水平管和垂直管以及测量介质对探头的安装要求。对空气和气体类介质，威力巴安置在圆管上部160°的任何方位；对于液体和蒸汽类介质，威力巴探头安置在圆管下部160°的任何方位。对于液体可使任何气泡回流到管道中；对于蒸汽允许冷凝水进入仪器管道流入冷凝管道中。对于垂直管道，威力巴可安装在围绕垂直管道的任何方位（要满足直管段的要求）。
4.2 差压变送器安装
对于液体和蒸汽类介质，变送器必须安置在低于威力巴的位置。对于空气和气体类介质，变送器必须安置在高于威力巴的位置。
5 威力巴流量计的应用
由于威力巴流量计具有安装方便、压损小、基本免维护、使用寿命长等特点，在电厂得到了广泛应用。康平电厂在凝结水流量、小机进汽流量、凝结水补水流量及锅炉侧水流量等多处选用了威力巴流量计。
威力巴流量计计算书中介绍了传感器型、支撑结构、探头规格和差压接管方式以及主要参数计算。对于小机进汽流量，经过温度补偿后流量公式为
（3）
式中ρ为温度和压力参数。由于密度差压的微小变化，对流量会引起大幅的变化，对于温度、压力、差压的测量精度要求就非常严格。温度可以采用高精度的热阻，压力和差压必须选用高精度的变送器和差压变送器。威力巴流量计对流体的压缩很小，取得的差压也较小。对于差压的测量，尽量选用精度高量程适合的差压变送器。
6 结束语
本文阐述了威力巴流量计的工作原理及其在生产中的应用。威力巴流量计具有稳定的流量系数、高精度取压、管道永久性压力损失低、安装方便、基本免维护等特点。缺点为流量计由于对流体的压缩很小，取得的差压较小，对流速很低的流体测量效果不是很理想。另外，威力巴流量计对于温度、压力、差压的测量要求高，应当选择高精度变送器、差压变送器和热阻。