楔形流量计在石化行业与特殊介质应用优势

1 引言

在流量仪表中，孔板和喷嘴为主的节流式差压流量计压力损失大，是一个重要的缺点，开发低压损节流件越来越受到人们的重视，因而楔式流量计的发展及应用便引起了人们的浓厚兴趣。自19世纪80年代中国引进美国泰勒公司[1]生产的楔形流量计，在化工企业的高黏度及脏污流体测量中使用效果令人满意。截至目前，国内已有许多厂专门从事楔式流量计的设计、制造、安装等工作，从而也加速了楔式流量计的推广及应用范围，但由于楔形流量计至今仍未标准化，这也成为其发展速度及应用范围的障碍。随着国内节能工作的发展，各行各业节能意识不断增强，节能的楔形流量计在石化行业的应用推广应该引起重视

2.测量原理

楔形流量计是一种差压式仪表仪器，因为契形节流阀元器件构造与众不同，可用以黏滞性液體的流量计量，如精确测量汽柴油、渣油及燃料油等。契形节流阀元器件也可适用含飘浮颗粒物的固液化合物，如浆状流体力学、废水等的精确测量，还可以精确测量液體、汽体、蒸汽、沙浆及带颗粒和烟尘的物质，特别是在适用低水流量、高粘度、含固态颗粒物等流体力学的精确测量，还能够精确测量双重总流量。

3.石化行业应用前景

　　石化行业是国民经济的重要支柱产业之一，其生产过程中需要大量的流量测量。楔形流量计由于其特的优点，在石化行业中具有广泛的应用前景。

　　首先，楔形流量计的测量准确度高，能够满足石化行业对高精度测量的需求。在石化生产过程中，流体的流量、压力、温度等参数的准确测量对于生产控制和产品质量控制具有重要意义。楔形流量计能够准确地测量各种流体参数，为石化生产提供可靠的数据支持。

　　其次，楔形流量计具有较高的可靠性，能够适应石化行业恶劣的生产环境。石化生产过程中会产生大量的腐蚀性气体和固体颗粒物，这些物质会对流量计造成严重的腐蚀和磨损。而楔形流量计具有较高的耐腐蚀性和耐磨性，能够适应这种恶劣的生产环境，保证测量准确性和稳定性。

　　此外，楔形流量计还具有较低的压力损失，有助于减少能源浪费。在石化生产过程中，能源消耗是一个重要的成本因素。楔形流量计的节流件设计能够减少流体通过时的阻力，降低压力损失，从而减少能源浪费，有助于降低生产成本。

4.主要特点

（ 1 ）易于通过较污脏的流体，污物不易沉积、附着，提高了测量的准确性和使用维护周期， 适合于冶金、化工、环保等多种介质的测量。

（ 2 ）改善了对孔板入口尖锐度的要求，提高了测量准确性。

（ 3 ）适合于高黏度的介质，用途广泛。

（ 4 ）量程比孔板宽，通常可以达到 10∶1 以上；测量准确度较高，为 ±0.5%～1%FS 。

（ 5 ）压损比孔板小。

（ 6 ）楔形件具有圆缺孔板的优点，当流体中含有杂质或固体物质时，容易从楔形件下部流过，不会沉积在楔形件周围，也就是说楔形件具有自清洗功能。

（ 7 ）适用于低雷诺数 Re D 流量测量。

5.楔形流量计在特殊介质的典型应用

‌高粘度流体‌

适用于燃料油、渣油、煤焦油等介质，测量精度不受粘度影响（最高可测3000厘泊的流体）‌。

在石油行业中用于重油、沥青等高粘度液体的流量监测‌。

‌含悬浮颗粒的液固混合物‌

可测量泥浆、水煤浆、污水等含悬浮物的介质，楔形结构设计避免颗粒滞留‌。

特别适合化工行业中的浆状流体或含固体颗粒的混合物流量控制‌。

‌腐蚀性介质‌

通过耐腐蚀材料（如哈氏合金）制造的楔形节流件，结合隔膜式差压变送器，实现腐蚀性介质（如酸、碱）的测量‌38。

‌低雷诺数流体‌

在极低雷诺数（ReD=300）条件下仍保持高精度，适用于石油化工中流速低、流量小的场景‌

6.楔形流量计在石油化工行业的优势

‌高精度与稳定性‌

标定后精度可达0.5级，重复性好，适用于气体、蒸汽及复杂介质的精确计量‌。

‌广泛的适用性‌

覆盖高粘度流体、含颗粒介质、腐蚀性液体等多样化工况，适应石油化工生产中的复杂需求‌。

雷诺数适用范围广（ReD=300至10^6以上），满足不同流速场景‌。

‌自清洁与低维护‌

楔形节流件无滞流区，流体通过时自动清洁污垢，减少维护频率‌。

无活动部件，耐磨设计延长使用寿命，降低运维成本‌。

‌安装便捷与安全性‌

一体化结构可直接法兰连接，简化安装流程‌。

防爆、防泄漏设计符合工业安全标准，适用于易燃易爆环境‌。

‌经济性优势‌

压损低于孔板流量计，减少能耗‌。

直管段要求低（上游5D，下游2D），节省安装空间‌。

通过上述特性，楔形流量计在石油化工领域的高精度测量、介质适应性和长期可靠性方面表现出显著优势‌

楔形流量计安装使用中四条注意事项

1.要按照楔形流量计标注的方向进行安装

虽然有的文章及资料上说，楔形流量计安装没有方向要求，可用于反向流的测量，从楔形流量计的测量原理看如果是标准的V形楔块，其对于流体的节流正反都一样。但在楔形流量计的表体上，生产厂家都标注了楔形流量计流体的流向箭头，从楔形流量计的两端法兰看进去，其楔块的安装位置也不在楔形流量计的正中，因此我们要按照楔形流量计的标注方向进行安装，防止安装方向不对加大测量误差。

2.关于取压接口的方向问题

按照测量仪表取压引压规范，测量气体流量时，取压口在节流元件的中上部，测量液体流量时取压口在节流元件的中下侧，测量脏污介质时取压口在节流元件的中部位置。但楔形流量计与孔板流量计的不同之处在于节流楔块在表体内腔不是均匀分布的，取压口的位置生产厂家已给固定预制好，其在楔块焊接处的前后上方。

若严格按照取压规范，当测量液体时，如果取压口安装在管线的中下部，那么其楔形流量计内部的楔块也在管线的中下部，而造成流体要从楔形流量计的上方流过，这种方式会造成流体内介质杂质颗粒的沉淀在楔形流量计的下部表体内腔，有堵塞楔块前方取压口的隐患，易造成流量计失灵，因此在现场安装过程中要根据实际情况区别对待。

3.垂直管道安装

楔形流量计建议水平安装，尽可能的减少垂直安装方式，是因为在垂直安装过程中，楔形流量计零点的校准无法进行。

楔形流量计零点校准的要求时，工况介质充满楔形流量计，后关闭管线前后阀门，在确保楔形流量计内部流体静止状态下，进行流量计的校准。由于节流元件的流量表普遍不设计副线切除设施，因此节流元件前后普遍无工艺切断阀门，这种状况下校准楔形流量计就比较困难。如果楔形流量计水平安装，我们可以认为静止的流体对于楔形流量计检测的差压没有附加影响，因此我们只需把楔形流量计的前后取压阀门关闭同时泄压通大气即可实现流量计的零点校准。

若楔形流量计垂直安装，此时静止的介质在楔形流量计内腔会产生一个静止的静压力，这个静压作用于变送器的正压室会增大差压变送器的压差值，使楔形流量计的零点差压值不在是零，且负压测引压管内也会产生静压附件误差。所以此时对于零点的校准变得困难。即使使用双法兰变送器，负压测的静压附加我们可以算出，但被测介质的密度我们只能通过设计时的理想值进行计算，而粗略的算出楔形流量计测量管内的静压，在进行校准修订，这种方法其零点的可信度就会降低。

因此实际安装中最好不要垂直安装楔形流量计，若工艺无法满足水平安装，垂直安装过程中除保证楔形流量计满管的情况下，我们还要对楔形流量计零点的修正压差进行准确的换算，而不能只单单的关闭正负取压阀门后就进行零点校准。

4.安装排污减压阀

楔形流量计+双法兰变送器的流量检测模式，在取压阀门与双法兰连接部件之间要设置排污泄压阀门。这个阀门非常重要，在流量计校准过程中既可以保证正负双法兰之间的受压一致都为大气压确保校准可靠，更能保证维修人员的安全。

若双法兰变送器损坏需要更换，通过排污泄压阀门能够判断取压一次阀门是否渗漏，只有在确保安全的情况下，才能拆卸双法兰变送器。很多工程安装过程中，省略了排污泄压阀门的安装，这是不正确的，一定要进行整改。