楔形流量计及应用

　　楔形流量计属于差压式流量计, 20世纪70年代后期我国引进了泰勒公司〔Taylor〕生产的楔形流量计[1],在化工企业的高粘度液体测量中使用效果令人满意,美国一家污水处理厂1987~1988年共安装15台楔形流量计测量污水流量,投运后仪表运行正常[2]。我公司近3年内在焦化厂焦油、工业萘、蒸汽、天然气、高炉煤气、焦炉煤气、水等介质的测量中广泛采用楔形流量计进行测量,取得了满意的效果。

　　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圆缺楔时产生压差的原理而进行流量测量。楔形流量孔板由两块平板(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,见图1。

　　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。测得压差即可测得管道中的流量。楔形流量计的流量公式为:

　　式中:qv为体积流量, m3/s;C为流出因数;ε为可膨胀系数;m为流通面积与管道截面积之比;D为管道内径, m;Δp为楔形件前后产生的差压, Pa;ρ为被测流体密度, kg/m3。

　　2　楔形流量计的特点

　　2·1　楔形流量计的压损

　　由于楔形孔板未标准化,其结构由各生产厂决定,我公司生产的楔形孔板其夹角一般为60°~90°,如果其夹角为0°,即成为圆缺孔板了,夹角越大,产生的静压差越小,但压损也相应增大。楔形孔板的结构在圆缺孔板、喷嘴之间,由于楔形孔板呈倒三角形,而三角形具有导流作用,流体流动时能使流线圆滑过渡,与孔板相比,楔形孔板产生的压损较小。图2为楔形孔板与喷嘴、孔板产生的压力损失比较[2]。

　　2·2　楔形流量计的优点

　　楔形孔板具有圆缺孔板的优点,当流体中含有杂质或固体物质时,容易从楔形孔板下部流过,不会沉积在楔形孔板周围,也就是说楔形孔板具有自清洗作用。

　　2·3　适用于低雷诺数ReD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,标准孔板的流出因数通常在雷诺数4 000以上时趋于稳定,在低雷诺数时,其流出因数会随雷诺数的变化而变化,当雷诺数小于1 800时,则流量与差压之间会偏离基本的平方根关系,显然会对测量准确度造成较大影响。而楔形孔板是V型节流元件,其流出因数线性好,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出因数的变化不大,雷诺数在