摘要：介(jiè)紹了(le)楔(xiē)形(xíng)流量(liàng)計 的原理及應用範圍，探(tàn)讨了楔形(xíng)流(liú)量計對介質雷(léi)諾數下限(xiàn)的(de)要求(qiú)；介紹(shào)了楔形(xíng)流量計(jì)差壓值的(de)确定(dìng)方法；以實際案(àn)例爲(wèi)例，采用presoflowcal軟(ruǎn)件對楔形流量(liàng)計差壓值(zhí)及壓損進行計(jì)算。結合工程(chéng)經(jīng)驗，對(duì)與楔形(xíng)流量計(jì)配套使用(yòng)的 差(chà)壓變送器(qì) 進行選型(xíng)，根(gēn)據不同(tóng)的工況(kuàng)，給出建議的安裝方式(shì)。
　　在石化裝置中，存在一些易結(jié)晶、黏稠、髒(zāng)污、磨蝕、低雷(léi)諾數、含(hán)有懸浮物(wù)、高溫等工況(kuàng)的介質(zhì)，如原油、泥(ní)漿、煤(méi)焦油、廢水(shuǐ)、瀝青(qīng)、氯氣等(děng)，常用的流量計如 孔闆(pǎn)流量計 、 渦街流(liú)量計 、 電磁流(liú)量(liàng)計 等無(wú)法(fǎ)克服(fú)堵塞、低(dī)雷諾數(shù)、磨損(sǔn)、腐蝕等問題(tí)，故(gù)給設計選(xuǎn)型帶來一(yī)些困擾。楔形(xíng)流(liú)量計(jì)能夠(gòu)有(yǒu)效克服上述(shù)惡劣(liè)工況，提供(gòng)高(gāo)性(xìng)能的流量解決方案(àn)，取得了滿意的(de)測量效(xiào)果。
1原理(lǐ)及應用範(fàn)圍
　　楔(xiē)形流(liú)量計(jì)結構(gòu)如圖(tú)1所示。當流(liú)體流(liú)經(jīng)Ｖ形節流(liú)塊時(shí)，流通(tōng)面積(jī)減小(xiǎo)，流速增大(dà)，靜壓減小(xiǎo)，從而産生(shēng)靜壓差，而(ér)壓差的平(píng)方根與流(liú)量成正比(bǐ)，測得差壓即可測得(dé)管道中的(de)流量［1］。楔形流量(liàng)計采(cǎi)用(yòng)“Ｖ”型(xíng)體節(jiē)流件，當流體中(zhōng)含有雜質或者(zhě)固(gù)體時，容(róng)易從(cóng)楔形(xíng)下(xià)部(bù)流(liú)過(guò)，不會産生滞留(liú)，從而(ér)防(fáng)止堵塞(sāi)現象［2］。
　　楔(xiē)形(xíng)流量(liàng)計通常口徑範(fàn)圍爲dn15～dn600，特殊口徑可至dn1200，壓力等級(jí)高至pn420，測量精度(dù)爲±0.5％fs，可(kě)測量黏度(dù)高(gāo)至3pa·s的(de)介質。

　　楔形流(liú)量計(jì)對介(jiè)質雷諾數(shù)下限的要求，hg/t20507—2014《自(zì)動(dòng)化(huà)儀表選型(xíng)設計(jì)規範》6.2.4條規定：“含(hán)懸浮物的高黏度易結晶(jīng)液體(tǐ)的流量、要(yào)求(qiú)永(yǒng)久的(de)壓力(lì)損失(shī)小、雷諾數(shù)小于500時，宜(yí)選用(yòng)楔形(xíng)流量計”［3］；已(yǐ)作廢的hg/t20507—2000《自(zì)動化儀表(biǎo)選型設計(jì)規定》3.2.1條規(guī)定(dìng)：“含懸浮物的高黏(nián)度液體(tǐ)、蒸汽、氣(qì)體的(de)流量(liàng)測量(liàng)、雷(léi)諾數(shù)大(dà)于500時(shí)可選(xuǎn)用(yòng)楔形流(liú)量計”；sh/t3005—2016《石油化工自動(dòng)化儀表選(xuǎn)型設(shè)計規範》中(zhōng)規定(dìng)：“當測量高(gāo)黏度、低雷諾數(shù)（最低(dī)至500）的流體(tǐ)時，可(kě)選(xuǎn)用楔形(xíng)流量(liàng)計(jì)”；已作廢(fèi)的(de)sh/t3005—1999《石油化(huà)工自(zì)動化儀表選型(xíng)設計規範(fàn)》中規定：“測(cè)量(liàng)高黏度、低雷諾數（低至100）的流體，如原油(yóu)、油漿、渣(zhā)油(yóu)、瀝(lì)青(qīng)等，可選(xuǎn)用楔式(shì)流量(liàng)計(jì)”。
　　楔(xiē)形流(liú)量計(jì)對(duì)介質最(zuì)低雷諾數(shù)的說(shuō)法不一緻，其中(zhōng)hg/t20507—2014與sh/t3005—2015對雷諾(nuò)數的(de)要求相悖。如abb的fpd470系列、badgermeter的(de)preso楔形流量計(jì)要求雷諾(nuò)數下限值(zhí)爲500，大(dà)韓dhwm系列、捷達wm系(xì)列楔形流量計要求(qiú)雷諾數下(xià)限值爲300，當雷諾(nuò)數再低時流(liú)量(liàng)系數發生(shēng)變化，流體(tǐ)流(liú)量(liàng)和差壓不(bú)再遵循平(píng)方根的關(guān)系，會(huì)影響測量準确(què)度。綜合上述産品信息，楔形流(liú)量計(jì)雷諾數下限取500。
2差壓值的(de)計算(suàn)
楔形流(liú)量(liàng)計差壓值(zhí)與流量的(de)關系如下式所示：

　　式(shì)中：Δp———差(chà)壓值，kpa；qv———介(jiè)質工況(kuàng)下體(tǐ)積流量(liàng)，m3/h；c———流量常數(shù)。
1）對于測(cè)量液體(tǐ)介(jiè)質，流(liú)量常(cháng)數c見下式(shì)所示(shì)：

　　式(shì)中(zhōng)：n———單位(wèi)轉換系數，n＝0.1264；kp———流(liú)量(liàng)系數；d———楔形(xíng)流量(liàng)計内(nèi)徑，mm；fa———材(cái)料熱膨脹(zhàng)系數(shù)，mm2/mm2；ρ———介質(zhì)密度，kg/m3。
　　楔(xiē)形流量(liàng)計的流量系數(shù)kp和流(liú)量(liàng)計(jì)的口(kǒu)徑及楔塊比（h/d）有(yǒu)關，計(jì)算時可參(cān)考表1中preso楔形流(liú)量計(jì)數據。

　　在實(shí)際使(shǐ)用過程中，因楔形(xíng)流量計(jì)爲非标(biāo)儀表，出廠時每(měi)台儀表(biǎo)需經(jīng)過(guò)實際流體标(biāo)定，從(cóng)而得出實際(jì)的流量(liàng)系數，對(duì)原有計(jì)算時(shí)的差(chà)壓值(zhí)進行(háng)調整［4］。
2）對于(yú)測量氣體(tǐ)介質，流量(liàng)常(cháng)數c見下(xià)式所(suǒ)示：

式中：Ｙ———氣體熱(rè)膨脹系數(shù)。
3）楔形流量計也(yě)可以測(cè)量蒸汽(qì)，但對于蒸(zhēng)汽介(jiè)質，建(jiàn)議采用噴(pēn)嘴、渦街等其他(tā)形式的流量(liàng)計(jì)進行測量。
3壓損的計算
　　楔(xiē)形流(liú)量計(jì)比孔(kǒng)闆、Ｖ錐(zhuī)、噴嘴的壓力損(sǔn)失小，相同(tóng)β值情況下(xià)幾種(zhǒng)流量計壓損(sǔn)比較［5］如(rú)圖2所(suǒ)示。
　　将楔形流量計h/d換(huàn)算成(chéng)孔闆(pǎn)流量計的β值，如(rú)楔(xiē)形流量計h/d＝0.5與孔闆β＝0.7070的節(jiē)流面(miàn)積比(bǐ)是一(yī)樣的(de)［6］，詳見表2所(suǒ)列。

将換算(suàn)完(wán)後的β值(zhí)代入下式(shì)［6］中，即可(kě)得(dé)出楔形流(liú)量(liàng)計的永(yǒng)久壓力(lì)損(sǔn)失。

式中：ppl———永久壓力損失，kpa。

4應用案(àn)例
　　某(mǒu)工況介(jiè)質爲原(yuán)料油(yóu)，管(guǎn)道爲dn250，壁(bì)厚爲sh80，材(cái)質爲碳(tàn)鋼，正常溫(wēn)度爲(wèi)50℃，正常(cháng)壓(yā)力爲2.08mpa，最(zuì)大流量爲(wèi)196.4t/h，正常(cháng)流量(liàng)爲178.6t/h，最小流(liú)量爲125t/h，動力(lì)黏度(dù)爲0.295pa·s，介質密度爲(wèi)943kg/m3，允許壓降(jiàng)爲30kpa。
因(yīn)介質(zhì)黏稠，綜合(hé)比較各類(lèi)型流(liú)量計後選用楔(xiē)形流量計進行測量(liàng)，最大(dà)流量(liàng)不超過(guò)滿(mǎn)量程(chéng)的90％，因(yīn)而圓整後(hòu)最(zuì)大(dà)量程選用(yòng)220t/h，楔形流量計(jì)材質選(xuǎn)用316不(bú)鏽鋼。使用badgermeter的presoflowcalcＶ5.36軟件對(duì)此工況下(xià)的楔形流量計差壓(yā)值及壓損進行(háng)計算。通過調整h/d的值得到合适的差(chà)壓值，确定(dìng)h/d的值後即可确(què)定等(děng)效(xiào)的β值，得(dé)出永久壓(yā)力損(sǔn)失值。
　　該(gāi)案例中的楔(xiē)形流(liú)量計h/d選用(yòng)0.3，流量系數(shù)kp爲0.1854，在(zài)滿刻度220t/h的(de)流量下差(chà)壓值(zhí)爲25.53kpa，等(děng)效(xiào)的(de)β值爲(wèi)0.5023，在滿(mǎn)刻度流量(liàng)下的(de)永久(jiǔ)壓力(lì)損失(shī)爲11.99kpa，滿足工藝的30kpa壓力(lì)損失(shī)限制(zhì)要(yào)求。
上述(shù)均爲基于經驗值的計算，可供(gòng)設計選型(xíng)參(cān)考，實際的流(liú)量系(xì)數仍需(xū)要經過标定(dìng)後才可确(què)定(dìng)。
5楔形流量計(jì)的安裝
　　楔(xiē)形流(liú)量計(jì)多(duō)用(yòng)于介(jiè)質高黏(nián)度或者(zhě)強腐蝕性等場(chǎng)合(hé)，常與(yǔ)毛細管(guǎn)式法(fǎ)蘭(lán)膜(mó)片密(mì)封式差(chà)壓變送(sòng)器 配套(tào)使用，差(chà)壓變(biàn)送器與楔(xiē)形(xíng)流量計之間配備法蘭式切斷閥方(fāng)便(biàn)檢維修，對于(yú)高黏度(dù)的介(jiè)質還(hái)需配備沖(chòng)洗環(huán)。
　　若儀(yí)表訂貨是(shì)在基(jī)礎工程設(shè)計階(jiē)段時，建(jiàn)議帶隔(gé)離裝(zhuāng)置的毛細(xì)管差壓變(biàn)送器與楔(xiē)形流量計成套訂(dìng)貨(huò)，并采用一體(tǐ)式的安(ān)裝形(xíng)式(shì)，将差壓變送器固定在(zài)楔形(xíng)流量計(jì)上(shàng)，避免過長(zhǎng)的毛細管(guǎn)的長(zhǎng)度影(yǐng)響測量(liàng)精度或(huò)過短的毛細管(guǎn)長度影響安裝(zhuāng)。在詳細工(gōng)程設(shè)計階(jiē)段時(shí)，需提相關(guān)安裝(zhuāng)條件(jiàn)給配(pèi)管專業，将(jiāng)楔形流(liú)量計(jì)安(ān)裝在(zài)便于維護(hù)的場合(hé)。
　　羅斯蒙(méng)特1199遠(yuǎn)傳膜片裝(zhuāng)置采用d.c.704高溫矽(xī)油時介質溫度上限是315℃［8］，eＪa118系(xì)列隔(gé)膜密(mì)封裝置允(yǔn)許介(jiè)質溫(wēn)度上限是(shì)300℃［9］，當介(jiè)質溫(wēn)度過高采用上(shàng)述帶(dài)毛細管遠(yuǎn)傳膜片式差壓(yā)變送器與楔形流量計配(pèi)套使(shǐ)用時容易造成(chéng)測量誤差。當介(jiè)質高(gāo)黏度且高(gāo)溫時(shí)，楔形流量計的(de)接管長度(dù)可選150mm，利用(yòng)盲腸效應進行(háng)降溫(wēn)，避免(miǎn)高溫傷及(jí)儀表(biǎo)及(jí)堵塞發(fā)生。
6結論(lùn)
　　掌握楔(xiē)形流量計差壓(yā)值的計算(suàn)有利于指導設計選(xuǎn)型，流(liú)量計直管(guǎn)段的要求與楔(xiē)塊比(bǐ)有關系，根據确定的(de)楔塊(kuài)比提出流(liú)量計安裝要求(qiú)；設計(jì)過程中應根據(jù)具體(tǐ)工況選擇合适的安(ān)裝方式。楔(xiē)形流量計(jì)在使(shǐ)用過(guò)程中(zhōng)運(yùn)行穩定，維護(hù)量少，價(jià)格便宜(yí)［10］，有很(hěn)大的應用(yòng)前景(jǐng)。

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