在石化裝置中，存在一些易結晶、黏稠、臟污、磨蝕、低雷諾數、含有懸浮物、高溫等工況的介質，如原油、泥漿、煤焦油、廢水、瀝青、氯氣等，常用的流量計如孔板、渦街、電磁流量計等無法克服堵塞、低雷諾數、磨損、腐蝕等問題，故給設計選型帶來一些困擾。楔形流量計能夠有效克服上述惡劣工況，提供高性能的流量解決方案，取得了滿意的測量效果。

 

1、原理及應用范圍

楔形流量計結構如圖１所示。當流體流經 Ｖ形節流塊時，流通面積減小，流速增大，靜壓減小，從而產生靜壓差，而壓差的平方根與流量成正比，測得差壓即可測得管道中的流量 。楔形流量計采用“ Ｖ ”型體節流件，當流體中含有雜質或者固體時，容易從楔形下部流過，不會產生滯留，從而防止堵塞現象 。

 

楔 形 流 量 計 通 常 口 徑 范 圍 為 ＤＮ １５～ＤＮ ６００ ，特殊口徑可至 ＤＮ １　２００ ，壓力等級高至ＰＮ ４２０ ，測量精度為±０． ５％ＦＳ ，可測量黏度高至３Ｐａ · ｓ 的介質。

 

楔形流量計對介質雷諾數下限的要求， ＨＧ ／ Ｔ２０５０７ — ２０１４ 《自動化儀表選型設計規范》 ６． ２．４條規定：“含懸浮物的高黏度易結晶液體的流量、要求永久的壓力損失小、雷諾數小于５００時，宜選用楔形流量計” ；已作廢的 ＨＧ／ Ｔ　２０５０７ — ２０００《自動化儀表選型設計規定》３． ２． １條規定：“含懸浮物的高黏度液體、蒸汽、氣體的流量測量、雷諾數大于５００時可選用楔形流量計”；ＳＨ ／ Ｔ　３００５ —２０１６ 《石油化工自動化儀表選型設計規范》中規定：“當測量高黏度、低雷諾數（最低至５００ ）的流體 時，可 選 用 楔 形 流 量 計”；已 作 廢 的 ＳＨ ／ Ｔ３００５ — １９９９ 《石油 化 工 自 動 化 儀 表 選 型 設 計 規范》中規定：“測量高黏度、低雷諾數（低至１００ ）的流體，如原油、油漿、渣油、瀝青等，可選用楔式流量計”。

 

上述４個前后版本中關于楔形流量計對介質最低雷諾數的說法不一致，其中 ＨＧ ／ Ｔ　２０５０７ —２０１４ 與 ＳＨ ／ Ｔ　３００５ — ２０１５ 對雷諾數的要求相悖。查看 廠 家 樣 本 資 料，如 ＡＢＢ 的 ＦＰＤ４７０ 系 列、Ｂａｄｇｅｒ　Ｍｅｔｅｒ的 Ｐｒｅｓｏ楔形流量計要求雷諾數下限值為５００ ，大韓 ＤＨＷＭ 系列、捷達ＷＭ 系列楔形流量計要求雷諾數下限值為 ３００ ，當雷諾數再低時流量系數發生變化，流體流量和差壓不再遵循平方根的關系，會影響測量準確度。綜合上述產品信息，楔形流量計雷諾數下限取５００ 。

 

４　 應用案例

某工況介質為原料油，管道為 ＤＮ ２５０ ，壁厚為 ＳＨ８０ ，材質為碳鋼，正常溫度為５０℃ ，正常壓力為２． ０８ ＭＰａ ，最大流量為１９６．４ｔ ／ ｈ ，正常流量為１７８． ６ｔ／ ｈ ，最 小 流 量 為 １２５ｔ ／ ｈ ，動 力 黏 度 為０． ２９５Ｐａ · ｓ ，介質密度為 ９４３ｋｇ ／ ｍ３ ，允許壓降為３０ｋＰａ 。

 

因介質黏稠，綜合比較各類型流量計后選用楔形流 量 計進 行測 量，最 大 流量 不 超 過滿量 程的９０％ ，因而圓整后最大量程選用 ２２０ｔ ／ ｈ ，楔形流量計材質選用 ３１６ 不銹鋼。使用 Ｂａｄｇｅｒ　Ｍｅｔｅｒ 的Ｐｒｅｓｏ　ＦｌｏｗＣａｌｃ　Ｖ５． ３６軟件對此工況下的楔形流量計差壓值及壓損進行計算。通過調整 Ｈ ／ Ｄ 的值得到合適的差壓值，確定 Ｈ ／ Ｄ 的值后即可確定等效的 β 值，得出永久壓力損失值。該案例中的楔形流量計 Ｈ ／ Ｄ 選用 ０． ３ ，流量系數 Ｋ ｐ為０．１８５　４ ，在滿刻度２２０ｔ ／ ｈ的流量下差壓值為２５． ５３ｋＰａ ，等效的 β 值為０．５０２　３ ，在滿刻度流量下的永久壓力損失為１１． ９９ｋＰａ ，滿足工藝的３０ｋＰａ壓力損失限制要求。上述均為基于經驗值的計算，可供設計選型參考，實際的流量系數仍需要經過標定后才可確定。

 

５　 楔形流量計的安裝

楔形流量計多用于介質高黏度或者強腐蝕性等場合，常與毛細管式法蘭膜片密封式差壓變送器配套使用，差壓變送器與楔形流量計之間配備法蘭式切斷閥方便檢維修，對于高黏度的介質還需配備沖洗環。

 

若儀表訂貨是在基礎工程設計階段時，建議帶隔離裝置的毛細管差壓變送器與楔形流量計成套訂貨，并采用一體式的安裝形式，將差壓變送器固定在楔形流量計上，避免過長的毛細管的長度影響測量精度或過短的毛細管長度影響安裝。在詳細工程設計階段時，需提相關安裝條件給配管 專業，將 楔 形 流 量 計 安 裝 在 便 于 維 護 的場合。

 

羅斯蒙特１１９９遠傳膜片裝置采用 Ｄ．Ｃ．７０４高溫硅油時介質溫度上限是３１５℃ ，ＥＪＡ１１８系列隔膜密封裝置允許介質溫度上限是３００℃ ，當介質溫度過高采用上述帶毛細管遠傳膜片式差壓變送器與楔形流量計配套使用時容易造成測量誤差。當介質高黏度且高溫時，楔形流量計的接管長度可及儀表及堵塞發生。

 

６　 結 　 論

掌握楔形流量計差壓值的計算有利于指導設計選型，流量計直管段的要求與楔塊比有關系，根據確定的楔塊比提出流量計安裝要求；設計過程中應根據具體工況選擇合適的安裝方式。楔形流量計在使 用 過 程 中 運 行 穩 定，維 護 量 少，價 格 便宜 ，有很大的應用前景。

 

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