[科普中国]-楔形流量计

楔形流量计是一种新型节流差压式流量测量仪表，它可以在高粘度、低雷诺数、雷诺数、500即可使用的流体情况下进行高精度的流量测量，在流速较低、流量小、管径大的流量测量场合有无可比拟的优势和不可替代的作用。 楔形流量计主要用于高粘度重油、渣油、柴油、机油等、工业煤气、焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、城市煤气、氢气、氮气、空气、水蒸汽、污水液体等介质的流量测量。这种流量计结构简单、无可动部件、不易被流体磨损、工作性能稳定、可靠、使用寿命长。它的测量元件及取压装置结构特殊流体通过时不形成滞留或堵塞压力损失较小是在雷诺数较低的情况下进行高精度流量测量的理想选择。

仪器简介楔形流量计是八十年代开始开始逐步走向实用的一种新型流量计，其检测件是一个V字形楔块（又称楔形节流件），它的圆滑顶角朝下，这样有利于含悬浮颗粒的液体或粘稠液体顺利通过，不会在节流件上游侧产生滞流。因此特别适合在石油、化工等行业中用于体积流量和质量流量的测量。

主要特点1、重复性好、精确度高，经标定的楔形流量计，精度达0.5 级。

2、具有自清洁能力，无滞流区。

3、耐磨损、寿命长、可靠性高。

4、永久压损比孔板小。

5、一体型结构，现场安装无需安装导压管路，直接与管道进行螺纹或法兰连接。施工省时省力，维护方便1。

其他特性1、适合于测量泥浆、煤焦油沥青、煤水悬浮液以及其他高粘度流体；

2、在很低的管道雷诺数情况下(甚至低至Re=500时)，流量与差压之间仍能保持平方根关系。而孔板流量计的可侧量最小雷诺数要比楔形流量计大得多；

3、经单独标定的楔形流量计有较高的测量精确度(最高可达0.5%)，未经标定的楔形流量计的精确度也可达3%左右；

4、结构简单，安装、使用和维修方便；

5、可测量腐蚀性介质，由于差压测量是采用隔膜式的双法兰差压变送器，腐蚀性介质不能进人导压管和差压变送器，所以只要用耐腐蚀材料加工楔形节流件，就能使仪表对腐蚀性介质进行测量。

测量原理流体通过楔形流量计时，由于楔块的节流作用，在其上、下游侧产生了一个与流量值成平方关系的差压，将此差压从楔块两侧取压口引出，送至差压变送器转变为电信号输出，再经经专用智能流量积算仪运算后，即可获知流量值。

楔形流量计流量方程：

Cε πD2 2ΔP

qv= m

1-m2 4 ρ

式中：qv —— 流体流量，m3/s

C —— 流出系数；

ε—— 可膨胀性系数；

πD2

m —— 开孔与管道面积比， S1/ ——

4

S1 —— 弓型流通面积，m2

D —— 管道内径,m；

ΔP—— 差压，Pa

ρ—— 被测介质密度，kg/m3

注意事项1、一般楔形流量传感器附有前后测量管，可在水平或垂直安装及使用。当传感器在垂直管道上安装时，流体应自下而上流动。测量液体时应注意使差压变送器能方便地排除气泡，以免引起仪表零点漂移；

2、传感器上下游侧应配置直管段，管道内壁应光滑、清洁、无附着物；

3、水平安装时，楔式差压元件应与管道中心线成90度。对于垂直安装，由于取压点之间轻微的静压影响必须注意差压变送器调零2。

结构形式楔形流量计按其组装方式分为一体型和分离型，按其连接方式分为法兰连接、焊接连接、螺纹连接及对夹式连接，按其取压方式分为普通取压、法兰密封取压等结构。详见下表：

楔形流量计主要特点及参数楔形流量计主要特点1、特别适合于高粘度、低雷诺数、带悬浮颗粒或气泡的介质测量；

2、测量精度不受流体介质介电常数等特性的影响和限制；

3、楔形件结构设计特殊，有导流作用，防堵塞；

4、具有流体粘度变化、温度变化、密度变化等补偿功能；

5、抗振动、抗冲击、抗脏污、抗腐蚀；

6、具有双向流量测量功能；

7、测量精度高；

8、楔形流量计结构简单、牢固、高可靠性，安装方便，运行维护费用低；

9、无运动部件、无磨损，长期使用时不需要重新标定。

楔形流量计技术参数1、测量精度： ±1.0%～±1.5%；

2、最低流速：0.01m/s；

3、使用寿命：可长达十年以上；

4、量程比≥10：1；

5、雷诺数系数使用范围：下限300，上限达1×106以上；

6、测量液体粘度上限：500MPa·S；

7、工作压力范围：-0.1~6.4MPa；

8、工作温度范围：-50~400℃3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学