楔式流量计在延迟焦化装置中的应用

   

    中国石油兰州石化分公司于2005年5月建成1·2 Mt/a延迟焦化装置,装置原料油为渣油、油浆、重油以及它们的混合物,由于黏度大、温度高,采用PFS2WM Wedge Type楔式流量计测量流量。楔式流量计是20世纪80年代开始应用的一种新型节流装置,在极宽的雷诺数范围内,流量和差压始终保持方根关系。

    1　楔式流量计原理及特点^[1]

    1.1　测量原理

    楔式流量计是将截面成三角形的楔块放入工艺管道中而构成的一种新型节流装置(如图1所示)。

    根据努伯利方程,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的原理。在流体通过楔式流量计时,由于楔块的节流作用,在其上、下游侧产生了一个与体积流量值成平方关系的压差,压差的大小恰与流经管道的流体流量成一定关系,即压差的开方与流量成正比。具体计算公式如下。

式中　q_V———体积流量;       F_a———热胀系数;       C———流出系数;       Y———膨胀系数;       β———d/D;       Δp———差压,9·806 65 Pa;       d———楔式口直径,0·025 4 m;       ρ₁———流体工作密度,16·018 5 kg/m3;       g0———标准重力加速度,3·304 8 m/s2;       g———当地重力加速度,3·304 8 m/s2;       Constant———常数。

    楔式流量计由楔式节流装置和双法兰差压变送器构成,如图1所示。

    1.2　楔式流量计的特点

    1)使用范围广、测量范围宽。在雷诺数从500到数百万的范围内,流量和差压始终保持方根关系,所以,不但可以测量一般的液体、气体流量,又可用于黏滞性液体的流量测量,比如渣油、重油等,也可适用于含悬浮颗粒的液固混合物,如浆状流体、污水等的流量测量,同时,还可用于蒸汽之类流体流量测量。

    2)永久压力损失小。节流元件形状呈倒等腰三角形,而三角形有导流作用,使流体流线圆滑过渡。与孔板相比,没有所要求的锐角,所以楔式流量计使用中压损小(如图2所示)。

    3)楔式流量计具有自清洗作用。楔式流量计的检测件是楔式孔板,它的圆滑顶角朝下,当流体中含有杂质或固体物质时,容易从楔式孔板下部流过,不会在楔式孔板上游侧产生滞流,也就是说楔式孔板具有自清洗作用。

    4)非标准节流装置。楔式孔板至今未标准化,其形状由各生产厂家自定,因此,其流出系数必须实流校准确定。

 

    2　楔式流量计的应用

    由于楔式流量计具有的特点,在该厂新建的1·2 Mt/a延迟焦化装置,渣油、油浆、重油以及它们的混合物的流量测量选用了14台楔式流量计。具体测量过程:将楔式流量计所测差压从楔块两侧取压口引出至差压变送器,该变送器送出与被测量值成正比关系的标准信号,经DCS开方计算,即可获知流量值。