矩形流量计设计与测量应用

更新时间：2025-02-11

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矩形流量计是一种新型的差压流量一次元件，可以测量气体、液体和蒸汽(包括油浆、高粘度液体)以及重摩擦性(含固体颗粒的)流体和腐蚀性流体。

这种节流元件是以楔形和文丘里为基础，结合二者的优点，在关键性能上做出了明显的改进，成为一种高精度高可靠性的节流元件，从而拓宽了差压流量计的应用范围。

根据市场调研发现，现在大部分工业行业常用的流量计量工具为楔式和文丘里流量计。虽然说这些流量计便于测量，但是在使用阶段会导致测量摩擦性流体时，造成楔块棱角线容易磨损，楔块后部管壁易于被气蚀腐蚀和磨损等情况发生。因此选择三联测控优化的SLFS矩形流量计是可以解决磨损及不稳定情况下造成数据测量不精准的难题。为何说SLFS系列矩形流量计的稳定性能高呢？

工作原理及产品特点

矩形流量计是一种产生差压信号的节流元件，根据流体力学方程，由差压信号与流量的对应关系，可以精确地测算流体流量。这种节流元件是以楔形和文丘里为基础，结合二者的优点，在关键性能上做出了明显的改进，成为一种高精度高可靠性的节流元件，从而拓宽了差压流量计的应用范围。矩形流量计是在楔形流量计与文丘里流量计的基础上开发出来的一种新型差压式流量测量仪表，其结构如图1所示。矩形流量计既结合了楔形流量计和文丘里流量计的设计优点，又在关键结构上作了实质改进，用平缓收缩和扩张的阶梯矩形代替顶端尖锐的楔块，从而在测量脏污磨损性流体时更加耐磨、稳定和准确。

图1 矩形流量计结构示意

矩形流量计无可动部件、耐磨损，测量精度可保持长期不变，这是孔板流量计、楔形流量计等达不到的，解决了许多其他流量计无法解决或效果不佳的流量测量问题，尤其是高黏度介质、强腐蚀性介质和重摩擦性介质流量的高精度测量问题。矩形流量计采用的流量计算方法如式(1)～式(2)所示：

(1)

β=
(2)

式中：qV——体积流量；C——流出系数；ε——可膨胀系数；β——节流面积比，即流通面积与管道截面积之比；D——管道内径，mm；Δp——差压，Pa；ρ——介质密度，kg/m3。

产品特点

● 除常规的差压显示、百分比显示、电流值显示，迈格矩形流量计还具备体积流量显示、质量流量显示、无需DCS开方计算，可直接输出流量

● 以楔形和文丘里为基础，结合二者的技术优势

● 精度高，量程范围宽（1:30 ）

● 可靠性高，耐磨损，牢固，直管段要求短

● 使用寿命长，压力损失小

● 测量油浆、高粘度液体、及腐蚀性流体

● 恶劣工况和苛刻条件下测量，提供了有利的支撑

应用优势

矩形流量计能很好地解决了楔式流量计在高摩擦性粉状固体测量时3到6个月就被磨穿的问题，同时又解决了对大量程比和高精度测量的需求，减少了安装空间。虽然一次性投资比楔式流量计大，但是耐磨使用寿命是楔式流量计的2-5倍，而且压头损失减少的节能也带来运行成本的降低。根据使用者调研发现，三联测控SLFS系列的矩形流量计在替代文丘里时，在保证同样测量精度的前提下，解决了高粘度介质和含固体粉尘介质测量的问题。可见，相比传统的流量计而言，在国内，S矩形流量计相对精度很高能满足现场要求

图3为矩形流量计的管道截面速度云图，根据图3可知，管道中渣油的流速变化幅度相对不大。根据伯努利方程可知，流速越高，压力越小，所以可定性分析出矩形流量计的压力损失相对较小。

图3 矩形流量计管道速度云示意(数值单位：m/s)

图4 矩形流量计管道速度矢量图示意

矩形流量计的管道截面的局部速度矢量图如图4所示，通过图4较为流畅的箭头可以发现，加装矩形流量计之后管道中基本不存在涡流区域，这是由于矩形流量计采用流线型节流通道，具有一个适当长度的喉管，该喉管起到整流的作用，有效地平抑了流体的波动，再加上后部的压力恢复段，延伸了该流线型流道，使得整个流量计内部不会产生涡流和震动，避免了因涡流产生的磨损。矩形流量计可以连续使用3 a且测量精度不变，其使用寿命是楔形流量计的4倍以上。上述现象也可表明矩形流量计的压力损失相对较小，同时精度较高。