摘 要：介紹了(le)一種适合大(dà)口徑管道測量的(de)流量儀表----阿牛巴，從其結構、原理(lǐ)、安裝和(hé)應用(yòng)等方面，分(fēn)析了(le)運行過程中出現的(de)故障，并提出了(le)采取的(de)解決措施，使其滿足計量精度的(de)要求。
關鍵詞：阿牛巴流量計 安裝 檢測杆 标定

引 言

阿牛巴（Annubar）流量計（又稱笛形阿牛巴流量計）是根據皮托管測速原理(lǐ)發展起來(lái)的(de)一種新型差壓流量檢測元件，它輸出爲差壓信号，與測量差壓的(de)儀器儀表配套使用(yòng)，可(kě)準确測量圓形管道、矩形管道中的(de)多(duō)種液體、氣體和(hé)蒸汽（過熱(rè)蒸汽和(hé)飽和(hé)蒸汽）的(de)流量，并以其壓力損失小、安裝方便等優點逐漸取代孔闆和(hé)其它檢測元件，在電力、石油、 化(huà)工、輕紡、冶金等工業中得(de)到廣泛應用(yòng)，最重要的(de)是阿牛巴流量計非常好地解決了(le)其它流量計在大(dà)口徑管道測量上的(de)許多(duō)問題。但阿牛巴流量計從設計、制造到安裝使用(yòng)，都要求十分(fēn)嚴格，隻要其中一個(gè)環節稍加不慎，就可(kě)造成很大(dà)誤差。

1 結構和(hé)測量原理(lǐ)

圖1 阿牛巴流量計結構

阿牛巴流量計的(de)結構如圖1 所示，它有一根沿直徑插入管道中的(de)中空金屬杆，在迎向流體流動方向有成對(duì)的(de)測壓孔，一般說來(lái)是兩對(duì)，但也(yě)有一對(duì)或多(duō)對(duì)的(de)，其中空金屬杆外形似笛子。迎流面的(de)多(duō)點測壓孔測量的(de)是總壓，與全壓管相連通(tōng)，引出平均全壓P1，背流面的(de)中心處一般開有一隻孔，與靜壓管相通(tōng)，引出靜壓P2。阿牛巴流量計是利用(yòng)測量流體的(de)全壓與靜壓之差來(lái)測量流速的(de)，是一種差壓式檢測杆流量計，阿牛巴的(de)檢測杆輸出差壓（△p）和(hé)流體平均速度（v），可(kě)根據經典的(de)伯努利方程得(de)出：

V＝ K×（2／ρ×△P）1/2

式中；△P—全壓與靜壓之差，kPa；
ρ—流體在工作狀态下(xià)的(de)密度Kg/m3；
k—校正系數。

如果用(yòng)流量來(lái)表示，其流量計算(suàn)基本公式爲

Qv＝K×π/4×D2(2ΔP/р)1/2

式中：Qv—流經測量管的(de)流體流量m3/h；
D—測量管内徑mm。

由式（2）可(kě)以看出，阿牛巴流量計系統的(de)實質是對(duì)差壓△P 的(de)測量，其測量原理(lǐ)如圖2 所示，這(zhè)是所有差壓式流量計的(de)共同特性，技術是通(tōng)用(yòng)的(de)，即采用(yòng)差壓變送器把△P 轉換成相應的(de)機械信号或電信号。

圖2 測量原理(lǐ)圖

2 影(yǐng)響流量計精度的(de)因素和(hé)解決措施

① 阿牛巴流量計的(de)差壓式檢測杆上各取壓孔處的(de)流速是不同的(de)，各取壓孔之間存在一定的(de)壓力差，這(zhè)樣，各取壓孔之間就有介質流動，流動介質中的(de)雜(zá)物(wù)就會産生埋積，形成堵塞，時(shí)間一長(cháng)就會造成差壓損失。目前阿牛巴制造廠雖然聲稱測量傳感器的(de)抗堵塞問題已能解決，但由于各生産工藝的(de)特殊情況，筆者還(hái)是建議(yì)加裝必要的(de)附屬設備如雜(zá)物(wù)過濾裝置等，以确保儀表正常工作（可(kě)和(hé)供貨商協商具體的(de)做(zuò)法）。

② 從流量的(de)基本公式可(kě)知，隻要有效地測出檢測杆的(de)輸出差壓△P，就可(kě)測出流體的(de)流量值。長(cháng)期以來(lái)檢測杆背壓檢測孔一直隻用(yòng)一個(gè)測孔，人(rén)們認爲檢測杆檢測孔按規範要求已處于位勢流中，而位勢流的(de)前題是管道橫截面上各點靜壓均相等，沒有橫向流動，從這(zhè)個(gè)角度來(lái)看，一個(gè)背壓檢測孔已足夠。爲了(le)防止流體的(de)流量在檢測過程中阻塞背壓檢測孔，可(kě)采用(yòng)多(duō)孔的(de)背壓取壓，這(zhè)已經開始應用(yòng)在檢測杆流量傳感器上。

③ 流量系數K 不穩定，造成流量不穩定。對(duì)圓形截面的(de)檢測杆來(lái)說，當雷諾數Re 處于105至106之間時(shí)，流量系數K 不穩定，它的(de)穩定區(qū)域是在雷諾數Re<105和(hé)Re＞106。這(zhè)主要是由于圓形截面的(de)阻力件自身存在著(zhe)“阻力危機”而引起的(de)。流體流經圓管因分(fēn)離點不同而導緻圓管在迎流流體時(shí)引起的(de)壓力分(fēn)布不同，從而引起流量系數K 的(de)變化(huà)。采用(yòng)菱形截面的(de)檢測杆可(kě)以克服圓形截面這(zhè)一不穩定區(qū)。菱形截面無論雷諾數的(de)數值Re 是多(duō)少，其分(fēn)離點都是确定不變的(de)，從而較好地解決了(le)檢測杆流量傳感器在檢測液體、氣（汽）體流量時(shí)不穩定區(qū)的(de)困難。

④ 阿牛巴流量計根據皮托管測速原理(lǐ)，通(tōng)過測總靜壓來(lái)推算(suàn)流量，常用(yòng)于大(dà)口徑管道液、氣（汽）體流量測量，它産生差壓一般都比較小，最小可(kě)能隻有20Pa～30Pa，爲此要盡量避免使用(yòng)長(cháng)的(de)引壓管，選用(yòng)高(gāo)精确度的(de)微差壓變送器，如霍尼韋爾、EJA 差壓變送器等，最好的(de)方案是采用(yòng)檢測杆、三閥組、差壓變送器一體化(huà)的(de)直接安裝方式，如LG-A 系列一體化(huà)智能型阿牛巴流量計，不但可(kě)以減少使用(yòng)引壓管而引起的(de)洩漏，還(hái)可(kě)補償受溫度、壓力的(de)變化(huà)而變動的(de)差壓信号失真等問題。

3 選型和(hé)安裝

① 阿牛巴流量計的(de)機械尺寸是根據安裝管道的(de)尺寸量身定制的(de)，其測量範圍是根據工藝提供的(de)流量數據計算(suàn)和(hé)标定的(de)。選型時(shí)，一定要給制造商提供正确的(de)流量數據和(hé)管道尺寸，管道尺寸包括外徑和(hé)壁厚。流量計必須按标準進行安裝，才能保證整個(gè)測量系統的(de)測量誤差在允許的(de)範圍内。

② 檢測杆傳感器前部管道必須确保有7D～9D 的(de)直管道長(cháng)度（此數據各生産廠商提供的(de)資料不一，從3D 至30D 全有），才能使大(dà)管道内液、氣（汽）體的(de)流速盡量對(duì)稱分(fēn)布于軸線。隻有這(zhè)樣，測得(de)幾點的(de)流速才能推算(suàn)流經整個(gè)截面的(de)流量，否則大(dà)管道内液、氣（汽）體的(de)流速分(fēn)布将會很複雜(zá)，流量系數K 的(de)波動将會很大(dà)，不能保證測量的(de)精确度。但在實際的(de)工藝設計中不可(kě)能保證有很長(cháng)的(de)直管道。筆者認爲如确定選用(yòng)某種形式的(de)阿牛巴流量計，可(kě)和(hé)供貨商商量在保證系統的(de)重複性前提下(xià)，盡量縮短直管道，有關資料記載，隻要測管直徑和(hé)工藝管徑之比小于1/10，前部管道的(de)直管道長(cháng)度可(kě)降到3D～4D。

③ 檢測杆傳感器的(de)總壓孔必須正對(duì)流向，偏差不大(dà)于7°，如圖3 所示。

檢測杆應沿管道直徑方向插入到底，如圖4 所示。

對(duì)于垂直管道檢測杆可(kě)安裝在管道水(shuǐ)平面沿管道圓周360°的(de)任何位置上（圖5a）。高(gāo)低引壓管應處于同一平面上；對(duì)于水(shuǐ)平管道，測量時(shí)向下(xià)側傾斜安裝（圖5b）。

流量計能否準确測量和(hé)其使用(yòng)壽命的(de)長(cháng)短與是否安裝正确有直接的(de)關系，一旦流量計安裝完畢，則影(yǐng)響流量計精度的(de)系統誤差就會始終相伴，很難從軟件上消除。正确的(de)安裝方式可(kě)參照(zhào)差壓式流量計安裝規範進行，這(zhè)裏不再贅述。

④ 檢測杆通(tōng)過接頭固定在管道上，擰緊接頭後，檢測杆不得(de)松動與洩漏。管道振動和(hé)流體沖擊會使檢測杆固定頭松動脫落，造成檢測杆斷裂損壞，影(yǐng)響準确測量和(hé)造成經濟損失。

3 标定問題

爲能保證阿牛巴流量計的(de)精确度，最好還(hái)是在現場(chǎng)進行實流标定。盡管每支阿牛巴都由制造廠在中國氣象局的(de)風洞中進行了(le)标定，已給出了(le)儀表系數，但在風洞均勻流場(chǎng)下(xià)遊，不能提供多(duō)種規格和(hé)足夠長(cháng)的(de)直管段，也(yě)難以實施準确的(de)标定。又由于現場(chǎng)管徑較大(dà)(DN1000mm 以上)，而且标定時(shí)管路的(de)參比條件、流體種類、環境等與實際測量的(de)流體不同，特别是現場(chǎng)直管段長(cháng)度不夠，工藝條件較複雜(zá)，管道粗糙度對(duì)流速分(fēn)布系數的(de)影(yǐng)響随使用(yòng)時(shí)間的(de)改變很難掌握，流量計所處的(de)管段前後阻力件之間直管段長(cháng)度不足所引起的(de)儀表系數變化(huà)的(de)修正系數目前還(hái)缺乏成熟的(de)試驗數據。據有關資料要求，一般可(kě)在現場(chǎng)直接校驗确定。而現場(chǎng)校驗存在的(de)問題較多(duō)，因而難免在測量中産生附加誤差。計量部門可(kě)根據新裝并正常運行時(shí)的(de)計量數據、生産狀況、産量等因素作爲參考，将儀表計量檢測數據升華爲計量結算(suàn)數據。

5 應用(yòng)注意事項

① 應足夠重視流量儀表結構和(hé)工作原理(lǐ),特别是一件新穎的(de)儀表,使用(yòng)前要充分(fēn)的(de)了(le)解它的(de)結構和(hé)工作原理(lǐ),才能對(duì)其進行正确的(de)安裝，并對(duì)使用(yòng)過程中出現的(de)問題作出準确的(de)判斷和(hé)排除，杜絕盲目性。

② 注重流量儀表的(de)維護保養，是提高(gāo)儀表的(de)使用(yòng)壽命和(hé)準确度的(de)重要措施，儀表維護及技術人(rén)員(yuán)一定要養成良好的(de)操作習(xí)慣。

參考文獻
1 阿牛巴流量計系列産品參考手冊.
2 李良貿,等.常用(yòng)測量儀表實用(yòng)指南(nán).北(běi)京:中國計量出版社,19.
3 參照(zhào)ISO 3966-1997(E) 封閉管道中流體流量測量－采用(yòng)皮托靜壓管的(de)速度面積法.(end)