楔形流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理

楔形流量計(jì)的工作原理是基于能量守恒定律——伯努利方程和流動(dòng)連續(xù)性方程。當(dāng)流體流經(jīng)V形節(jié)流件（又稱楔形流阻或楔塊）與測(cè)量管內(nèi)壁所形成的弓形通道時(shí)，  在節(jié)流件的上、下游側(cè)產(chǎn)生一差壓，該差壓的平方根在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)（500-10⁶）正比于質(zhì)量或體積流量，不同的弓形高度h與管道直徑D的比（楔形比h/D）來確定不同的流量測(cè)量范圍。

    1  結(jié)構(gòu)

       楔形流量計(jì)由楔形流量傳感器、變送器（三閥組）及流量積算儀三部分組成。見圖1  
     

2  工作原理

        

楔形流量計(jì)流量方程：

式中：q_v——體積流量，m³/s
      C——流出系數(shù)；
      ε——可膨脹性系數(shù)；
      m——節(jié)流面積比，m=S₁/
      S₁——弓形流通面積， m²；                    
      D——管道內(nèi)徑， m；                      
      Δp——差壓，Pa；
      ρ——被測(cè)介質(zhì)密度，kg/m³。

S₁的計(jì)算： 

三  型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)

1 型號(hào)

1        主要技術(shù)參數(shù)

  （1）準(zhǔn)確度： 優(yōu)于±0.5%讀數(shù)（標(biāo)定）

  （2）重復(fù)性： ±0.2%讀數(shù)

  （3）范圍度： 10：1或更寬

  （4）壓力損失：測(cè)量差壓的1/5左右（約為孔板的1/3）

  （5）適測(cè)介質(zhì)： 各類液體、氣體及蒸汽

  （6）雷諾數(shù)適用范圍： 500—1×10⁶（低雷諾數(shù)下測(cè)量時(shí)，范圍度相對(duì)縮小，流出

                        系數(shù)的不確定度相對(duì)增大）

  （7）被測(cè)液體粘度：500mPa.s，或更高

  （8）耐介質(zhì)壓力： 5MPa以下，也可高于5MPa

  （9）耐介質(zhì)溫度： 400°C以下（用戶特殊定貨，也可提供耐更高溫的產(chǎn)品）

  （10）適用的管徑： DN15 mm—DN300 mm (用戶特殊定貨，可提供大于DN300 mm

                     的產(chǎn)品)

  （11）楔形比H/D： 0.2，0.3，0.4，0.5

  （12）長(zhǎng)期穩(wěn)定性： ±0.2%F.S/Y

  （13）供電電源：+24V

  （14）流量范圍：見下表

表1  測(cè)量液體時(shí)的流量范圍

型    號(hào)	公稱通徑DN(mm)	楔形比H/D	流量范圍（m3/h）
015	15	0.2,0.3,0.4,0.5	0.11～2.7
020	20	0.2,0.3,0.4,0.5	0.2～4.8
025	25	0.2,0.3,0.4,0.5	0.3～7.4
032	32	0.2,0.3,0.4,0.5	0.5～12.2
040	40	0.2,0.3,0.4,0.5	0.8～19
050	50	0.2,0.3,0.4,0.5	1.3～29.7
065	65	0.2,0.3,0.4,0.5	2.2～50.1
080	80	0.2,0.3,0.4,0.5	3.3～76
100	100	0.3,0.4,0.5	8.2～118.7
125	125	0.3,0.4,0.5	12.8～185.5
150	150	0.3,0.4,0.5	18.4～267.1
200	200	0.3,0.4,0.5	32.7～474.8
250	250	0.3,0.4,0.5	51.2～741.8
300	300	0.3,0.4,0.5	73.8～1068.2

 

表2  測(cè)量氣體時(shí)的流量范圍

型    號(hào)	公稱通徑DN(mm)	楔形比H/D	流量范圍（m3/h）
015	15	0.2,0.3,0.4,0.5	1.2～19.1
020	20	0.2,0.3,0.4,0.5	2.3～33.9
025	25	0.2,0.3,0.4,0.5	3.5～53
032	32	0.2,0.3,0.4,0.5	5.8～86.8
040	40	0.2,0.3,0.4,0.5	9.0～135.7
050	50	0.2,0.3,0.4,0.5	14.1～212
065	65	0.2,0.3,0.4,0.5	23.9～358.2
080	80	0.2,0.3,0.4,0.5	36.2～542.6
100	100	0.3,0.4,0.5	56.5～847.8
125	125	0.3,0.4,0.5	88.3～1324.5
150	150	0.3,0.4,0.5	127.2～1907.6
200	200	0.3,0.4,0.5	226.1～3391.2
250	250	0.3,0.4,0.5	353.3～5298.8
300	300	0.3,0.4,0.5	508.7～7630.2

  注：表1、表2的流量范圍是指工作狀態(tài)下的體積流量。

四  選型和安裝

   1 選型

⑴．通徑規(guī)格

   楔形流量計(jì)產(chǎn)品，一般情況下都按工藝管道的公稱通徑選定流量傳感器的通徑規(guī)格，如管道的公稱通徑（或內(nèi)徑）為100mm時(shí)，應(yīng)選通徑規(guī)格為DN100mm的產(chǎn)品，我公司可根據(jù)用戶提供的產(chǎn)品定貨咨詢表的數(shù)據(jù)進(jìn)行選型計(jì)算，如果認(rèn)為有必要調(diào)整傳感器內(nèi)徑時(shí)，則向用戶提出更改選型規(guī)格的建議，提請(qǐng)用戶重新確認(rèn)。若在用戶設(shè)計(jì)選型時(shí)，安裝管道尚未確定，我公司也可根據(jù)用戶在產(chǎn)品定貨咨詢表中提供的測(cè)量條件，向用戶推薦最佳通徑規(guī)格，提請(qǐng)用戶確認(rèn)。

   ⑵. 儀表材質(zhì)

儀表的材質(zhì)，原則上應(yīng)根據(jù)所測(cè)量介質(zhì)的腐蝕類型和腐蝕性的大小以及介質(zhì)工況溫度由用戶自己做出選擇。本產(chǎn)品中的楔塊及接頭材質(zhì)均采用不銹鋼（1Cr18Ni9Ti或304或316），外殼（法蘭、管道）采用碳鋼或不銹鋼，適用于介質(zhì)溫度400°以下的非強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。

    當(dāng)介質(zhì)工況溫度≥400°C時(shí)，需根據(jù)具體的工況溫度、介質(zhì)的氧化性、腐蝕性，選用更適合的耐熱鋼種。

    當(dāng)介質(zhì)工況溫度在-20～190°C范圍時(shí)，宜采用1Cr18Ni9Ti或用戶指定的其它耐低溫材質(zhì)。

    對(duì)于各類酸、堿、鹽強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，其儀表材質(zhì)需由用戶同我公司另行協(xié)商確定。

⑶     取壓方式

差壓的測(cè)量，一般都采用普通螺紋取壓方式，即在測(cè)量管管壁開孔，通過取壓接頭與導(dǎo)壓管相連接。遠(yuǎn)傳法蘭取壓，適用于不宜直接采用導(dǎo)壓管導(dǎo)壓的測(cè)量場(chǎng)合，如測(cè)量重油等粘稠流體或其它極易堵塞取壓通道的臟污流體以及其它特殊測(cè)量場(chǎng)合。遠(yuǎn)傳取壓的傳感器安裝支座配合尺寸，依所選用的傳感器型號(hào)規(guī)格而定。

   ⑷  關(guān)于流量

       選型時(shí)，應(yīng)保證管道內(nèi)的流體流量在流量計(jì)的測(cè)量范圍之內(nèi)，且處于其測(cè)量范

   圍的1/2～2/3處為最佳。

   ⑸ 填寫訂貨咨詢表

       作為設(shè)計(jì)選型依據(jù)，用戶需向我公司提供被測(cè)流體性質(zhì)、工況條件，并填寫我     

   公司的   楔形流量計(jì)產(chǎn)品訂貨咨詢表。

 

 

附表一

   楔形流量計(jì)產(chǎn)品訂貨咨詢表

用戶單位
聯(lián)系人		電話
工作壓力（絕壓）		被測(cè)介質(zhì)
當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>		流體標(biāo)況密度①或 流體工況密度②
工作溫度
刻度流量		運(yùn)動(dòng)粘度
最大流量		動(dòng)力粘度
常用流量
最小流量		傳感器安裝要求
氣體工作狀態(tài)下的相對(duì)濕度
管道內(nèi)徑		管道外徑
備注

注 ① 標(biāo)況界定：溫度：20°C，大氣壓力：0.1013MPa

   ② 混合氣體流量，請(qǐng)告知各組分體積濃度或克分子濃度百分率

   2. 安裝

   ⑴ 楔形流量計(jì)安裝要保證流體直接順暢地流動(dòng)。

   ⑵ 楔形流量計(jì)可雙向檢測(cè)，取壓口高壓側(cè)總是在流體流向一測(cè)。

   ⑶ 安裝前，先核實(shí)管道內(nèi)實(shí)際工作壓力及流量范圍與儀表規(guī)定值是否相符，并注

      意銘牌上的流向標(biāo)志與實(shí)際安裝相符。

   ⑷ 保證管道內(nèi)流體充滿整個(gè)管道。

   ⑸ 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的不同，楔形流阻的上、下游側(cè)應(yīng)具備足夠長(zhǎng)的直管段，推

      薦使用的最小上、下游直管段見表3。

 表3

楔形比H/D	最小上游直管段
	90°彎頭	T形三通	球閥	閘閥 （全開）
0.2	6D	6D	10D	6D
0.3	8D	8D	11D	6D
0.4	12D	12D	14D	8D
0.5	14D	14D	16D	10D

 注： “D”為管道內(nèi)徑

     下游最小直管段長(zhǎng)度的一般推薦值為6D

 

   ⑹ 楔形流量計(jì)推薦水平安裝，也可垂直安裝

     A  水平安裝時(shí)，楔形流阻應(yīng)垂直于管道底部的通流部分，以使管道中的固體顆粒能自由通過。見圖4。

     

     B  垂直安裝時(shí)，流體流動(dòng)方向可上可下，但流向應(yīng)符合儀表銘牌上的標(biāo)志，還

        應(yīng)注意差壓變送器能方便地排氣，以免內(nèi)腔存氣引起其零點(diǎn)漂移。因輕微的

        靜力學(xué)效應(yīng)影響必須注意變送器調(diào)零。其安裝情況見圖5。

    注意：

        A  具有正確的排氣口其它安裝位置也可以。

        B  為便于變送器調(diào)零，推薦使用三閥組。

    C  流量計(jì)與管道之間的法蘭密封墊應(yīng)保證其正確置于法蘭中心，墊片內(nèi)緣不得伸至管道通流部分，以防止干擾流體流動(dòng)。

五  操作

1.      將楔形流量計(jì)安裝到工藝管線上，壓緊后的密封墊應(yīng)與管道內(nèi)徑一致，連接處應(yīng)無泄露。

2.      先打開差壓計(jì)的平衡閥，然后打開正、負(fù)壓閥。

3.      開啟閥門讓流體在管路系統(tǒng)中循環(huán)10分鐘，排除系統(tǒng)中的氣體。通過打開差壓計(jì)高、低壓法蘭的兩個(gè)放氣閥即可實(shí)現(xiàn)。

4.      零位校正  楔形流量計(jì)在常溫零流量的情況下，變送器必須調(diào)整為精確的零讀數(shù)。如果可能的話，通過調(diào)節(jié)變送器零位螺釘可實(shí)現(xiàn)。如果不能調(diào)節(jié)零位螺釘，則應(yīng)采取相應(yīng)的措施實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

5.      調(diào)整零位后，打開差壓計(jì)正、負(fù)壓閥，然后，關(guān)閉差壓計(jì)的平衡閥即可投入運(yùn)行。

注意：

1.      被測(cè)介質(zhì)的密度不同于設(shè)計(jì)值或在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，會(huì)引起差壓計(jì)零位變化，必須進(jìn)行零位修正。

2.      被測(cè)流體溫度或密度在較大范圍內(nèi)變化會(huì)引起流量測(cè)量誤差，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行密度 

   修正。

    3  儀表運(yùn)行過程中，如示值不穩(wěn)，又無其它原因，可試用排氣法消除此故障。

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