威力巴流量计在转炉烟气测量中的应用
 
作  者：黄永前
摘  要：转炉烟气流量测量的准确性在转炉煤气回收和转炉自动化炼钢过程中显得非常重要，而转炉烟气具有灰尘和水汽含量大、管道直径大和测量现场震动大等特点，普通流量测量系统无法同时满足以上要求，这就给仪表选型造成很大难度。
关键字：威力巴流量计 转炉烟气 测量
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转炉烟气流量测量的准确性在转炉煤气回收和转炉自动化炼钢过程中显得非常重要，而转炉烟气具有灰尘和水汽含量大、管道直径大和测量现场震动大等特点，普通流量测量系统无法同时满足以上要求，这就给仪表选型造成很大难度。
 
在工业生产中，测量流量的仪表种类很多，目前在过程检测中所用的流量测量仪表如表所列：
                 

 
其中差压式流量计比较成熟，已有完整的实验资料和实践经验，适用于测量稳定流动的流体流量，这是最常用的流量测量方法。
                                   
以上所列差压式流量测量装置存在诸如量程比小、压损大、取压孔容易堵塞、结构复杂、成本较高、系统精度不高等缺点和问题，而当今电子技术发展很快，使变送器、积算仪和记录仪等二次仪表都能做到很高的精度、灵敏度，而且功能很全。但作为差压发生器这个一次源的问题始终没有得到大的突破。
                                    
为了解决流量测量一次元件的问题，1990年代开发出一种差压式、速率平均式流量传感器威力巴—（Verabar）流量测量探头。它是通过传感器在流动的流体中产生差压进行流量测量的，主要用于气体、液体和蒸汽的测量。
                                   
威力巴流量测量探头独特的结构以及对传统的流量理论的突破，使它彻底解决了传统均速管存在的问题。在精度、重复精度、可靠性、防堵性和长期高精度等方面都达到了先进水平，是当今世界最先进的插入式差压流量计，它具有高精度、高强度、低压损、可靠防堵、易安装、免维护及寿命长等特点。
 
威力巴流量计和其它差压流量计一样都遵循伯努利方程：

式中Q=管道内的体积流量
K=流量系数
DP=差压发生器产生的差压
C=流量系数—要确定Q就必须确定K和DP
                                   
VERIS公司对伯努利方程理论在具体应用上进行了补充，建立了威力巴流量探头的流量系数K的数学分析模型：

流量系数K的精度高达±0.5%，而且该系数是线性的，它的变化与雷诺数的变化无关，保证了测量结果在高于10:1的量程比下，测量都能达到±0.5%的精度。
                                    
威力巴流量测量探头反映一个真实的流速，其精度达到±0.5%；重复性0.1%；其突出的优点是：输出一个非常稳定的无脉动的差压信号。
                                   
我厂现有120吨转炉三座，在当时工程设计时，就考虑烟气流量的测量，由于烟气具有管道直径大（DN=1800mm）、烟气内灰尘含量大（≥100g/m3）、准高温（70~℃≤T≤90~℃）量程比大等特点，当时未能选到合适的测量装置，故转炉投产时没有烟气测量，但随后根据转炉自动化炼钢的需要，我们经过调查和对比，最终选用美国VERIS公司生产的威力巴流量测量探头作为烟气流量测量的一次元件。威力巴流量测量探头产生的差压非常小，在我厂所使用的这三套中，产生的最大量程差压仅为273Pa，对于这样小的差压，普通的差压变送器不能满足要求，刚开始我们选用普通的1151系列差压变送器与之配套，精度很差，且零点经常在0-15% 之间漂移，最终选用国内宏扬科技公司生产的和罗斯蒙特3051差压变送器同等精度的3851差压变送器与之配套，信号稳定可靠，零点漂移很小，信号直接输送给计算机，为转炉自动化炼钢的控制提供准确稳定的烟气流量信号。
                                   
该系统投入两年多，至今系统运行良好，几乎是免维护。对于这种大管径的流量测量，选用威力巴流量测量探头作为流量测量的一次元件，相对设备投资较小，成本较低。