污水流量计在节能方面的突出优势

    污水流量计基于皮托管测速原理，以测管道中直线上几点流速来推算流量的一种插入式流量仪表。它具有结构简单，价格低廉，装、拆方便，压损小。从耗材少、运行费用低二方面来看都是一种节能仪表。在当前大力倡导建设节约型经济情况下，是一种值得推荐的流量仪表。

一、 基本原理
    流量Q是单位时间s内通过管道某一截面A的流体体积m3（或质量kg），即Q= m3/s=m2?m/s=A?V。
    流量也可变换为管道截面A与流速V的乘积，但工业管道中的流速通常不是常数，只有桴截面划为许多单元面积Ai，乘以通过Ai的流速Vi，即流量。但这种方法过于繁琐。幸好无论管道流速中流速分布多么复杂，在较长的直管段（一般应为30倍直径）后，在流体的粘性作用下，管内的流速分布将呈现对称于圆心的充分发展紊流。在这种情况，只需测直径方向上N个点的流速，就可以准确地推算流量值。
    采用皮托管测速原理，通过测流体的总静压，运用柏努利方程就可测量流体的流速值。污水流量计沿管道直径方向插入管道，流向有数对总压孔，由于沉速不等，所测总压也不相等，在高压腔内平均后，通过高压线，接入变送器高压端；背流向一侧有数对背压孔，所测背压（如处于位流各背压值应相等）在低压腔平均后，通过低压线接至变速器低压端，忽略一些影响不大的因素，污水流量计的流量计算公式可表示为
    Q=AJO2〔ΔP/δ〕   ①
    式中①Q为流量（m3/n）；A为系数取决于各参数的单位；
    P为管道内很能够（m）；ΔP，平均后的高低压之差（Pa）;
    δ流体密度（kg/m3）。

二、主要特点
    1、结构简单、重量轻巧，总共仅10多个零件。
    2、适应范围宽阔?？墒视糜诙嘀至魈澹ㄆ?、液、蒸汽）；口径自25毫米至9米，压力上限可达40Mpa；温度上限1000℃。
    3、节能显著。不可恢复压损仅为孔板几十分之一，年运行费用为孔板1/40～1/50。
    4、安装简便。仅需在管道上结一个约40毫米圆孔，焊上安装座即可，不断流型可在低压情况下，不中断流程进行装饰。
    5、长期稳定性好。无可支部件，准确度不受粘污、腐蚀等的影响。准确度在可保证直管段长度可达±1%；在直管段长度达不到要求时，重复性也可达到0.2%，适用于工控系统。
    6、准确度。在直管段长度无法满足时，由于具有取样性质，准确度难以高于±2%～3%，不宜作为计量仪表，特别是贸易核算收费情况。
    7、防堵性。早期污水流量计，背压仅一细管，易于堵塞，要求流体洁净度高，新型污水流量计背压采用多点，且空腔较大，可改善易堵塞情况。

三、目前常用的几种污水流量计
    污水流量计在上世纪60年代末期推向市场，好早检测杆截面开头为圆形，后发现流体在雷诺数Re＜105时，在圆截面上分离点为78°；而Re＞106时，分离点将转为130°，当Re处于105～106之间时，分离点不确定，因而引出流量系数有近±10%的偏差。在70年代末期，国内外逐渐推出了分离点确定的菱形截面检测杆（国外称钻石Diamonr）以取代圆截面。目前常用的有以下几种：
    1、菱形—Ⅰ型，由美国DSI公司1978年推出。由于污水流量计一般应使用在位流中，即管道横截面积有横向流动，背压应相等，可以仅取一点背压，用一根内径约3毫米的细管引至变送器，但现场流体大多不够洁净，常有堵塞故障发生。目前国内仍有厂家生产，国外早已弃而不用。
    2、托巴管（图2b），由英国托巴（TFL）流量计公司，1985年推出，在圆形检测杆，出一个大角形，迫使流体在六角处分离，它与菱形—Ⅰ型早期采用过的忠压引出管，实践证明，不仅没有什么优异的性能，反而增大易于堵塞的弊病，这种结构早被国内外生产厂商所淘汰。国内某厂推一种专利产品，亦称托巴管，其实就是在每个总压检测孔上焊一个弹头，检测杆仍为圆形。它既没有弹头型控制附面号的优点，又保留了圆截面分离点不确定的缺点。匠心何在？难以理解！
    3、菱型—Ⅱ型
    总压、背压检测孔均采用2～4对，在高、低压腔中平均后，分别引至差压变送器高低压端。美国DSI上世纪末期（1984年）推出的Probar产品（图2C-1）由三个型材（一个菱形、二个三角形）组合成检测杆。而德国的intra-automation公司于上世纪90年代推出了一体化结构，称为Itabar的产吕，检测有内用隔板分为高低二个压力腔，强度好，不易泄漏，且采用高强度耐热钢后，耐压可达40Mpa，耐温可达100℃。Probar及Itabar的检测杆都采取了复合结构，可将温度变送器插入检测杆组成一体化智能质量流量计。
    4、弹头型
    1992年由美国Veris公司推出，称为Verbar（威力巴）。
    Verbar在其弹头前端表面做了粗糙处理（X/Ks≈200），认为处理后可保证形成紊流附面层，提高测量准确度。附面层由层流转变为紊流虽会影响准确度，但这种影响相对其他因素来说是微不足道的，而弹头形及静压点的位置，却使其输出差压相对其他类型污水流量计偏低不少，影响了它在低密度、低流速情况下的选用。
    5、T型
    T型结构正对流向2001年由美国DSI公司推出，有二排密集的总压检测孔（直径约2mm）或取压槽，背流回一测采用了二排背压孔。认为这样的设计可获得“更多”的速度分布，有利于提高准确度。其实总压孔即或是密集到变成了槽口，也只能测管道中某一直径方向的流速。而在直管道不够长，直径方向上的流速颁不足以反映整个截面时，这种设计毫无意义。用槽口代替总压孔，在几十年前就出现过，并未推行说明没有实用价值，其次，采用较小的总压孔（或槽）却易于堵塞。事实上并非厂商所说T形检测杆正前方形成了高压区，粉尘不易进入。如真是这样，汽车挡风玻璃板上还有用雨刷的必要吗？

四、定位——适用于检测、监控系统
    污水流量计优点不少，如节能、结构简单、安装方便……，但正所福“福兮祸所伏，祸兮福所倚”，这些优点也不可避免地带来一些不足之处，如准确度不够高，易堵塞……。如前所述，污水流量计是一种插入式，具有取样性质的仪表，在直管段不能达到要求时，无论采用什么形式的检测杆都难以达到厂商所宣传的±1%精确度，而重复性却可优于0.5%。
    20多年前，W?Rahmeyer等人已进行了验证。他们将污水流量计安装在阻力件（阀门、弯头φ……）后2～/2D，即在非充分发展紊流条件下进行系统地试验。试验表明，在直管段小于4～5D时，流量系数的偏差可达到±8%以上，而重复性却可优于1%。说明了对于污水流量计这种取样性质的仪表，直管段长度对其准确度的影响至关重要。而对重复性的影响却微不足道！
    在实际应用中，由于污水流量计特别适用于大管道，一般情况都难以保证足够长的直管段，即无法具有较高的准确度，污水流量计在流程工业中还有无立足之地？仪表一般有以下三种用途：
    ①用于贸易、经济核算的计量，准确度应放在首位。
    ②用于工控系统信号源头的检测，重复性是主要的。
    ③用于监控工艺流程是否正常工作，可靠性是优先考虑的。
    例如：对于一个锅炉的燃烧系统，必需测空气流量来调控燃料量，以保证非常好的的空气燃料比。这时如用污水流量计测空气，只要它的输出能反映空气的变化，二者呈一一对应的单值函数关系，不随意变化，即重复性好就可以了。至于空气的绝对量，人们无需知道。其次，污水流量计也适用于监控工艺流程是否正常，如我国西气东输，木直径的干线流量计，并不涉及计量收费问题，在96支干线流量计，就采用了50支污水流量计，占52%。
    在大口径的流量检测，监控系统中，污水流量计以其显著的节能效果，优异的性价比，常作为首选仪表。

五、小结
    流量仪表由于影响因素较多，相应的品种也十分多，当前还没有一种流量仪表可取代其他仪表而一统天下，对于每一种仪表来说都只能扬长避短，在己之长的领域中发挥作用。业界专家忧虑地指出，由于准确度不够，污水流量计作为计量、贸易结算的基础尚不牢靠，并建议：
    Ⅰ、将国内外污水流量计检测件选用一种作为标准形式
    Ⅱ、建立流量系数数据库；
    Ⅲ、对现场安装条件进行试验研究。
    这些建议看来诱人，但实施却不现实，实施一项国际性的标准化计划由谁组织？我国二十多年改制将一切研究所都推向了市场，无人过问基础性研究，要实施这样一个计划，由谁埋单？
    近年来，有些流量仪表发展很快，据“Flow?Research”报告分析，近年来污水流量计和超声波流量计发展很快，年销售增长率分别为10.4%ey 6.9%。这二种仪表准确度都可达到±0.5%，完全可以胜任计量、贸易结算。污水流量计的研究，生产厂商应克服“尔有弊帚，学之千金”的心态，一定要将这种插入式仪表应用到计量、贸易结算领域，能不断总结应用中的问题，能在检测、监控领域中充分用好污水流量计，就是很大的贡献。