楔形流量计在脏污流体计量中的应用

　　用同心的标准孔板测量脏污气体或液体时，流体中的不洁物质容易沉积于孔板前后，因而改变管道的有效截面，导致孔板的实际截面比m及流量系数a均逐渐变得与计算时所采用的数值不同，从而降低了流量测量的准确性。楔形流量计是在水平及倾斜管道中测量脏污流体的装置。本文就钢铁企业使用较多的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、焦油、污水等采用的楔形流量计测量的情况进行探讨。

　　楔形流量计1.测量原理

　　楔形流量计根据伯努利公式，利用流体在流动过程中遵守能量守恒定律，即动能和静压能之和不变，以流体通过起节流作用的楔时产生压差的原理而进行流量测量。楔形件由两块平板（一般为不锈钢）制作而成，这两块平板在临界角上焊接在一起，然后插入槽内，差压引出管在位于楔形片中心两边等距离的地方。

　　当流体流经V形节流块时，流通面积减少，流速增大，静压减小，从而产生静压力差。而压差的平方根与流量成正比。测得压差即可求得管道中的流量。楔形流量计的流量公式为

　　式中∶g;体积流量，m/s;C流出系数;e可膨胀系数;m流通面积与管道截面积之比;D管道内径，m;AP楔形件前后产生的差压，Pa;p被测流体密度，kg/m。

　　2.楔形流量计基本结构（见图1）

　　变送器流量

　　计算机流量数据处压力温度

　　楔形件

　　流体流向

　　图1楔形流量计基本结构图

　　由于楔形流量计的结构形式较好，兼顾了其他几种节流式流量计的特点，具有较好的适应性。

　　3.主要特点

　　（1）易于通过较污脏的流体，污物不易沉积、附着，提高了测量的准确性和使用维护周期，适合于冶金、化工、环保等多种介质的测量。

　　（2）改善了对孔板入口尖锐度的要求，提高了测量准确性。

　　（3）适合于高黏度的介质，用途广泛。

　　（4）量程比孔板宽，通常可以达到10∶1以上;测量准确度较高，为0.5%~1%FS。

　　（5）压损比孔板小。

　　图2为楔形件与标准孔板产生的压力损失比较。

　　图2楔形孔板与标准孔板的压力损失比较（6）楔形件具有圆缺孔板的优点，当流体中含有杂质或固体物质时，容易从楔形件下部流过，不会沉积在楔形件周围，也就是说楔形件具有自清洗功能。

　　（7）适用于低雷诺数Re流量测量。

　　标准孔板、文丘里管等不宜在低雷诺数下进行测量，标准孔板的流量系数通常在雷诺数400以上时趋于稳定，在低雷诺数时，其流量系数会随雷诺数的变化而变化，当雷诺数小于1800时，则流量与差压之间会偏离基本的平方根关系，对测量准确度造成较大影响。而楔形是V形节流元件，其流量系数线性好，具有喷嘴入口曲线流畅、无滞流区的特点，雷诺数对它影响小。当雷诺数小至500时，楔形流量计的准确度和流量系数的变化不大，雷诺数在400~10之间进行流量测量，其误差小于3%。

　　4.适用范围

　　由于楔形流量计量程比宽，雷诺数适用范围在300~10*之间，因而特别适合于高黏度流体的测量，如化工厂各种高黏度流体以及污水、较脏污的气体（如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气）的测量。5.楔形流量计的标定

　　（1）楔形流量计是非标仪表，出厂时每台仪表必须经过实流标定。楔形流量计的标定需建有高位水塔，采用标准表法、用水作介质对每台仪表进行标定。楔形流量计在设计时选择的流出系数由于很难准确测量楔形件的流通面积，找出等效孔径，因而大多凭经验先选择流出系数，只有通过标定才能计算出实际的流出系数，确定该台仪表的误差，并对原设计的差压进行调整以达到仪表准确度等级的要求。

　　（2）标定及数据处理

　　为了保证在仪表使用范围内的准确性，标定点应选择在常用流量范围内，一般选取流量上限的20%、40%、60%、80%、100%。每一标定点按企业标准规定，用计算机多次采样后取其平均值，再求出各标定点的流出系数平均值作为这台仪表的流出系数。其C值的计算公式如下;

　　萘初塔循环流量方面尝试采用了楔形流量计进行流量检测，实践证明其运行稳定、可靠;然后又在其他几个点上采用了楔形流量计，包括精塔循环、初塔原料、精塔原料、一段焦油流量、二段焦油流量。目前基本取消了靶式流量计，流量检测稳定性、可靠性得到大大提高，数据稳定，维护工作量大为减少，故障率极低，效果显著。楔形流量计3年多实际运行结果表明∶楔形流量计能够很好地解决焦化化工流量检测难的问题，提高了流量检测的稳定性、可靠性，为生产顺利运行提供可靠保障，从而降低生产能源消耗、节约生产成本，带来了明显的经济效益。

　　（2）炼铁厂易地大修的3号高炉（750m?）煤气发生量和热风炉用高炉煤气（管道直径为D182010mm和D142010mm）均采用楔形流量计进行测量，根据已使用两年多的情况来看，既未发生取压管堵塞，数据也十分稳定。

　　（3）重钢公司各单位使用最多的是工业水流量的测量，目前已用了10多台。由于工业水含有一定的泥沙和杂质，以往使用孔板容易使杂质在孔板前堆积，堆积的杂质易造成取压管堵塞，仪表维护工作量很大，改用楔形流量计后，以前存在的问题大大减少，效果十分明显。

　　（4）重钢公司整体环保搬迁至重庆长寿，根据原重钢厂区使用情况，决定在新区高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等脏污流体测量方面基本上采用楔形流量计、圆缺孔板流量计。