摘要:楔形流量計(jì)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(jìn)行必要修正。日常維護(hù)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(jì)是一種差壓式流量儀表，由于楔形節(jié)流元件結(jié)構(gòu)獨(dú)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(jì)結(jié)構(gòu)及工作原理
1．1楔形流量計(jì)的結(jié)構(gòu)
楔形流量計(jì)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(jì)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(shí)心。楔塊與管壁的夾角為0°～60°，當(dāng)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(dǎo)流特點(diǎn)，當(dāng)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(jì)的工作原理
楔形流量計(jì)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(shí)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(jì)算，即可測量體積流量。
2楔形流量計(jì)的安裝
2．1楔形流量計(jì)安裝位置的選擇
楔形流量計(jì)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(jì)上、下游側(cè)應(yīng)配置相應(yīng)的直管段［4］。當(dāng)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(diǎn)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(fù)壓取壓口不在同一水平面，應(yīng)對其高度差進(jìn)行必要修正，否則影響儀表的測量準(zhǔn)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(jì)與孔板流量計(jì)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(yù)制好，其在楔塊焊接處的前后上方。若嚴(yán)格按照取壓規(guī)范，當(dāng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)失靈，因此在現(xiàn)場安裝過程中要根據(jù)實(shí)際情況區(qū)別對待［6］。
建議楔形流量計(jì)安裝方式為:當(dāng)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(dāng)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(jì)的維護(hù)及故障處理
楔形流量計(jì)因?yàn)闆]有需要維修的可拆卸部件，維護(hù)工作量小。日常維護(hù)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(jì)節(jié)流元件的過流面是楔塊與表體內(nèi)腔，當(dāng)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(yán)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(jì)的表體進(jìn)行厚度測試，如果表體內(nèi)腔磨損嚴(yán)重要進(jìn)行更換，以最大限度地減小意外停機(jī)。
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(yuǎn)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)程序。
4結(jié)語
楔形節(jié)流元件未能標(biāo)準(zhǔn)化，屬于非標(biāo)準(zhǔn)類節(jié)流裝置，因此每臺楔形流量計(jì)出廠前其流量系數(shù)必須由實(shí)流校準(zhǔn)來確定，標(biāo)定后的精度為±0．5%。楔形流量計(jì)在使用中相對于孔板流量計(jì)來說，具有更低的永久壓力損失，且維護(hù)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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