楔形流量計在臟污流體計量中的應用

　　用同心的標準孔板測量臟污氣體或液體時，流體中的不潔物質容易沉積于孔板前后，因而改變管道的有效截面，導致孔板的實際截面比m及流量系數a均逐漸變得與計算時所采用的數值不同，從而降低了流量測量的準確性。楔形流量計是在水平及傾斜管道中測量臟污流體的裝置。本文就鋼鐵企業使用較多的高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、焦油、污水等采用的楔形流量計測量的情況進行探討。

　　楔形流量計1.測量原理

　　楔形流量計根據伯努利公式，利用流體在流動過程中遵守能量守恒定律，即動能和靜壓能之和不變，以流體通過起節流作用的楔時產生壓差的原理而進行流量測量。楔形件由兩塊平板（一般為不銹鋼）制作而成，這兩塊平板在臨界角上焊接在一起，然后插入槽內，差壓引出管在位于楔形片中心兩邊等距離的地方。

　　當流體流經V形節流塊時，流通面積減少，流速增大，靜壓減小，從而產生靜壓力差。而壓差的平方根與流量成正比。測得壓差即可求得管道中的流量。楔形流量計的流量公式為

　　式中∶g;體積流量，m/s;C流出系數;e可膨脹系數;m流通面積與管道截面積之比;D管道內徑，m;AP楔形件前后產生的差壓，Pa;p被測流體密度，kg/m。

　　2.楔形流量計基本結構（見圖1）

　　變送器流量

　　計算機流量數據處壓力溫度

　　楔形件

　　流體流向

　　圖1楔形流量計基本結構圖

　　由于楔形流量計的結構形式較好，兼顧了其他幾種節流式流量計的特點，具有較好的適應性。

　　3.主要特點

　?。?）易于通過較污臟的流體，污物不易沉積、附著，提高了測量的準確性和使用維護周期，適合于冶金、化工、環保等多種介質的測量。

　?。?）改善了對孔板入口尖銳度的要求，提高了測量準確性。

　?。?）適合于高黏度的介質，用途廣泛。

　?。?）量程比孔板寬，通?？梢赃_到10∶1以上;測量準確度較高，為0.5%~1%FS。

　?。?）壓損比孔板小。

　　圖2為楔形件與標準孔板產生的壓力損失比較。

　　圖2楔形孔板與標準孔板的壓力損失比較（6）楔形件具有圓缺孔板的優點，當流體中含有雜質或固體物質時，容易從楔形件下部流過，不會沉積在楔形件周圍，也就是說楔形件具有自清洗功能。

　?。?）適用于低雷諾數Re流量測量。

　　標準孔板、文丘里管等不宜在低雷諾數下進行測量，標準孔板的流量系數通常在雷諾數400以上時趨于穩定，在低雷諾數時，其流量系數會隨雷諾數的變化而變化，當雷諾數小于1800時，則流量與差壓之間會偏離基本的平方根關系，對測量準確度造成較大影響。而楔形是V形節流元件，其流量系數線性好，具有噴嘴入口曲線流暢、無滯流區的特點，雷諾數對它影響小。當雷諾數小至500時，楔形流量計的準確度和流量系數的變化不大，雷諾數在400~10之間進行流量測量，其誤差小于3%。

　　4.適用范圍

　　由于楔形流量計量程比寬，雷諾數適用范圍在300~10*之間，因而特別適合于高黏度流體的測量，如化工廠各種高黏度流體以及污水、較臟污的氣體（如高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣）的測量。5.楔形流量計的標定

　?。?）楔形流量計是非標儀表，出廠時每臺儀表必須經過實流標定。楔形流量計的標定需建有高位水塔，采用標準表法、用水作介質對每臺儀表進行標定。楔形流量計在設計時選擇的流出系數由于很難準確測量楔形件的流通面積，找出等效孔徑，因而大多憑經驗先選擇流出系數，只有通過標定才能計算出實際的流出系數，確定該臺儀表的誤差，并對原設計的差壓進行調整以達到儀表準確度等級的要求。

　?。?）標定及數據處理

　　為了保證在儀表使用范圍內的準確性，標定點應選擇在常用流量范圍內，一般選取流量上限的20%、40%、60%、80%、100%。每一標定點按企業標準規定，用計算機多次采樣后取其平均值，再求出各標定點的流出系數平均值作為這臺儀表的流出系數。其C值的計算公式如下;

　　萘初塔循環流量方面嘗試采用了楔形流量計進行流量檢測，實踐證明其運行穩定、可靠;然后又在其他幾個點上采用了楔形流量計，包括精塔循環、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計，流量檢測穩定性、可靠性得到大大提高，數據穩定，維護工作量大為減少，故障率極低，效果顯著。楔形流量計3年多實際運行結果表明∶楔形流量計能夠很好地解決焦化化工流量檢測難的問題，提高了流量檢測的穩定性、可靠性，為生產順利運行提供可靠保障，從而降低生產能源消耗、節約生產成本，帶來了明顯的經濟效益。

　?。?）煉鐵廠易地大修的3號高爐（750m?）煤氣發生量和熱風爐用高爐煤氣（管道直徑為D182010mm和D142010mm）均采用楔形流量計進行測量，根據已使用兩年多的情況來看，既未發生取壓管堵塞，數據也十分穩定。

　?。?）重鋼公司各單位使用最多的是工業水流量的測量，目前已用了10多臺。由于工業水含有一定的泥沙和雜質，以往使用孔板容易使雜質在孔板前堆積，堆積的雜質易造成取壓管堵塞，儀表維護工作量很大，改用楔形流量計后，以前存在的問題大大減少，效果十分明顯。

　?。?）重鋼公司整體環保搬遷至重慶長壽，根據原重鋼廠區使用情況，決定在新區高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣等臟污流體測量方面基本上采用楔形流量計、圓缺孔板流量計。