09.11 楔形流量計的工作原理與維護知識

摘要：楔形流量計是一種差壓式流量儀表，它由楔形傳感器和變送器等組成，是基於在密閉的管道中能量相互轉換的伯努利定律測量流量的，經常安裝在水平管道。如果安裝在垂直管道，應對其高度差進行必要修正。日常維護工作主要是防止引壓線堵塞，以及管道內壁結垢。

楔形流量計

楔形流量計是一種差壓式流量儀表，由於楔形節流元件結構獨特，可用於黏滯性液體的流量測量，如測量燃油、渣油及重油等 ［1］ 。楔形節流元件也可適用於含懸浮顆粒的液固混合物，如漿狀流體、汙水等的測量，也可以測量液體、氣體、蒸氣、泥漿及帶微粒和粉塵的介質，尤其適用於低流速、高黏度、含固體顆粒等流體的測量，還可以測量雙向流量。

1 楔形流量計結構及工作原理

1. 1 楔形流量計的結構

楔形流量計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。

楔形流量計的結構

楔形流量計的節流元件

楔形流量計的傳感器是由一塊 V 型的節流元件即楔塊和測量管組成［2］ ，其節流元件如圖 2 所示，楔塊為實心。楔塊與管壁的夾角為 0° ～60°，當夾角為 0°即為圓缺孔板，一般為 60°，與圓缺孔板相比壓損小，具有緩衝導流特點，當測量含有固體雜質或粉塵流體時不會堵塞。

1. 2 楔形流量計的工作原理

楔形流量計是基於在密閉的管道中能量相互轉換的伯努利定律測量流量的。流體經過楔塊，在楔塊前後產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］ 。實心楔塊沒有臨界表面尺寸和鋒銳的邊緣（否則會由於正常磨損而影響測量精度），其測量穩定性高。如圖2 所示，流體經過節流元件楔塊時，楔塊產生節流，P 1 為流體在楔塊前的靜壓，P 2 為流體經過楔塊後的靜壓，在楔塊前後產生靜差壓 ΔP = P 1 － P 2，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，經過開方計算，即可測量體積流量。

楔形流量計的安裝

2 楔形流量計的安裝

2. 1 楔形流量計安裝位置的選擇

楔形流量計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，管道內壁應光滑、清潔、無附著物。楔形流量計上、下游側應配置相應的直管段［4］ 。當傳感器在垂直管道上安裝時，流體應自上而下流動。測量液體時應注意使差壓變送器能方便地排除氣泡，以免引起儀表零點漂移。水平安裝時，楔式差壓元件應與管道中心線成 90 ° ;對於垂直安裝，由於正負壓取壓口不在同一水平面，應對其高度差進行必要修正，否則影響儀表的測量準確性，所以儘可能的水平安裝 ［5］ 。

2. 2 取壓口位置的選擇

按照測量儀表取壓引壓規範，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，測量髒汙介質時取壓口在管線的中部位置。但三暢楔形流量計與孔板流量計的不同之處在於節流楔塊在表體內腔不是均勻分佈的，取壓口的位置生產廠家已給固定預製好，其在楔塊焊接處的前後上方。若嚴格按照取壓規範，當測量液體時，如果取壓口安裝在管線的中下部，那麼其楔形流量計內部的楔塊也在管線的中下部，而造成流體要從楔形流量計的上方流過，這種方式會造成流體內介質雜質的顆粒沉澱在楔式流量計的下部表體內腔，有堵塞楔塊前方取壓口的隱患，易造成流量計失靈，因此在現場安裝過程中要根據實際情況區別對待 ［6］ 。

建議楔形流量計安裝方式為：當被測介質為氣體，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。當被測介質為蒸汽或液體，取壓口斜向下 45°安裝，圖 3b 所示0° ～45°為安裝允許的角度［7］ 。

楔形流量計安裝角度

3 楔形流量計的維護及故障處理

楔形流量計因為沒有需要維修的可拆卸部件，維護工作量小。日常維護主要的工作是防止引壓線堵塞，以及管道內壁結垢。楔形流量計節流元件的過流面是楔塊與表體內腔，當流體的流速較快時或介質中含有顆粒，楔塊之前的流體在流經楔塊的空隙時會大大地衝刷表體內腔，長時間的侵蝕會造成表體內腔變薄，甚至穿孔滲漏；在嚴酷條件下工作，也應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的表體進行厚度測試，如果表體內腔磨損嚴重要進行更換，以最大限度地減小意外停機。

拆卸楔塊一般跟生產線的正常維修清洗相似。拆除時，在鬆動螺栓之前關閉所有壓力和排水管道，斷開發射器連接，並移除脈衝線或遠程密封件，鬆開並斷開元件線的連接，並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留存會導致人身傷害和設備損壞。拆卸零件時，必須遵守廠家安全標準程序。

楔形流量計

4 結語

楔形節流元件未能標準化，屬於非標準類節流裝置，因此每臺楔形流量計出廠前其流量係數必須由實流校準來確定，標定後的精度為 ±0. 5%。三暢楔形流量計在使用中相對於孔板流量計來說，具有更低的永久壓力損失，且維護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，應用範圍廣，節省了能源消耗，因此在工業生產中得到大量的應用。

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