摘要:楔形流量計是一種差壓式流量儀表，它由楔形傳感器和變送器等組成，是基于在密閉的管道中能量相互轉(zhuǎn)換的伯努利定律測量流量的，經(jīng)常安裝在水平管道。如果安裝在垂直管道，應(yīng)對其高度差進行必要修正。日常維護工作主要是防止引壓線堵塞，以及管道內(nèi)壁結(jié)垢。
楔形流量計是一種差壓式流量儀表，由于楔形節(jié)流元件結(jié)構(gòu)獨特，可用于黏滯性液體的流量測量，如測量燃油、渣油及重油等［1］。楔形節(jié)流元件也可適用于含懸浮顆粒的液固混合物，如漿狀流體、污水等的測量，也可以測量液體、氣體、蒸氣、泥漿及帶微粒和粉塵的介質(zhì)，尤其適用于低流速、高黏度、含固體顆粒等流體的測量，還可以測量雙向流量。
1楔形流量計結(jié)構(gòu)及工作原理
1．1楔形流量計的結(jié)構(gòu)
楔形流量計有一體型和分體型兩種，它由楔形傳感器和變送器等組成，如圖1所示。
楔形流量計的傳感器是由一塊V型的節(jié)流元件即楔塊和測量管組成［2］，其節(jié)流元件如圖2所示，楔塊為實心。楔塊與管壁的夾角為0°～60°，當夾角為0°即為圓缺孔板，一般為60°，與圓缺孔板相比壓損小，具有緩沖導流特點，當測量含有固體雜質(zhì)或粉塵流體時不會堵塞。
1．2楔形流量計的工作原理
楔形流量計是基于在密閉的管道中能量相互轉(zhuǎn)換的伯努利定律測量流量的。流體經(jīng)過楔塊，在楔塊前后產(chǎn)生與體積流量的平方成正比的差壓值，通過測量差壓可精確測出體積流量［3］。實心楔塊沒有臨界表面尺寸和鋒銳的邊緣(否則會由于正常磨損而影響測量精度)，其測量穩(wěn)定性高。
如圖2所示，流體經(jīng)過節(jié)流元件楔塊時，楔塊產(chǎn)生節(jié)流，P1為流體在楔塊前的靜壓，P2為流體經(jīng)過楔塊后的靜壓，在楔塊前后產(chǎn)生靜差壓ΔP=P1－P2，該差壓值與體積流量的平方成正比，通過差壓變送器測量差壓值，經(jīng)過開方計算，即可測量體積流量。
2楔形流量計的安裝
2．1楔形流量計安裝位置的選擇
楔形流量計可在水平或垂直管道上與其公稱通徑相同的管道上安裝使用，管道內(nèi)壁應(yīng)光滑、清潔、無附著物。楔形流量計上、下游側(cè)應(yīng)配置相應(yīng)的直管段［4］。當傳感器在垂直管道上安裝時，流體應(yīng)自上而下流動。測量液體時應(yīng)注意使差壓變送器能方便地排除氣泡，以免引起儀表零點漂移。水平安裝時，楔式差壓元件應(yīng)與管道中心線成90°;對于垂直安裝，由于正負壓取壓口不在同一水平面，應(yīng)對其高度差進行必要修正，否則影響儀表的測量準確性，所以盡可能的水平安裝［5］。
2．2取壓口位置的選擇
按照測量儀表取壓引壓規(guī)范，測量氣體流量時，取壓口在管線的中上部，測量液體流量時取壓口在管線的中下側(cè)，測量臟污介質(zhì)時取壓口在管線的中部位置。但楔形流量計與孔板流量計的不同之處在于節(jié)流楔塊在表體內(nèi)腔不是均勻分布的，取壓口的位置生產(chǎn)廠家已給固定預制好，其在楔塊焊接處的前后上方。若嚴格按照取壓規(guī)范，當測量液體時，如果取壓口安裝在管線的中下部，那么其楔形流量計內(nèi)部的楔塊也在管線的中下部，而造成流體要從楔形流量計的上方流過，這種方式會造成流體內(nèi)介質(zhì)雜質(zhì)的顆粒沉淀在楔式流量計的下部表體內(nèi)腔，有堵塞楔塊前方取壓口的隱患，易造成流量計失靈，因此在現(xiàn)場安裝過程中要根據(jù)實際情況區(qū)別對待［6］。
建議楔形流量計安裝方式為:當被測介質(zhì)為氣體，取壓口斜向上45°安裝，取壓口豎直向上也可，圖3a所示0°～45°為安裝允許的角度。當被測介質(zhì)為蒸汽或液體，取壓口斜向下45°安裝，圖3b所示0°～45°為安裝允許的角度［7］。
3楔形流量計的維護及故障處理
楔形流量計因為沒有需要維修的可拆卸部件，維護工作量小。日常維護主要的工作是防止引壓線堵塞，以及管道內(nèi)壁結(jié)垢。楔形流量計節(jié)流元件的過流面是楔塊與表體內(nèi)腔，當流體的流速較快時或介質(zhì)中含有顆粒，楔塊之前的流體在流經(jīng)楔塊的空隙時會大大地沖刷表體內(nèi)腔，長時間的侵蝕會造成表體內(nèi)腔變薄，甚至穿孔滲漏;在嚴酷條件下工作，也應(yīng)檢查楔塊是否受到腐蝕和侵蝕的影響，所以在裝置大檢修時要對使用中的楔形流量計的表體進行厚度測試，如果表體內(nèi)腔磨損嚴重要進行更換，以最大限度地減小意外停機。
拆卸楔塊一般跟生產(chǎn)線的正常維修清洗相似。拆除時，在松動螺栓之前關(guān)閉所有壓力和排水管道，斷開發(fā)射器連接，并移除脈沖線或遠程密封件，松開并斷開元件線的連接，并將其從工藝管線上拆下。否則過程壓力和元件流動中的物質(zhì)留存會導致人身傷害和設(shè)備損壞。拆卸零件時，必須遵守廠家安全標準程序。
4結(jié)語
楔形節(jié)流元件未能標準化，屬于非標準類節(jié)流裝置，因此每臺楔形流量計出廠前其流量系數(shù)必須由實流校準來確定，標定后的精度為±0．5%。楔形流量計在使用中相對于孔板流量計來說，具有更低的永久壓力損失，且維護維修工作量大大減少，儀表故障率低，過程流量檢測精度符合工藝要求，應(yīng)用范圍廣，節(jié)省了能源消耗，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到大量的應(yīng)用。
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