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楔形流量計屬于差壓式流量計，20世紀70年代后期我國引進了泰勒公司〔Taylor〕生產的楔形流量計，在化工企業(yè)的高粘度液體測量中使用效果令人滿意，美國一家污水處理廠1987～1988年共安裝15臺楔形流量計測量污水流量，投運后儀表運行正常^[2]。我公司近3年內在焦化廠焦油、工業(yè)萘、蒸汽、天然氣、高爐煤氣、焦爐煤氣、水等介質的測量中廣泛采用楔形流量計進行測量，取得了滿意的效果。

      1 測量原理

      楔形流量計根據(jù)伯努利公式，利用流體在流動過程中遵守能量守恒定律，即動能和靜壓能之和不變，以流體通過起節(jié)流作用的圓缺楔時產生壓差的原理而進行流量測量。楔形流量孔板由兩塊平板（一般為不銹鋼）制作而成，這兩塊平板在臨界角上焊接在一起，然后插入槽內，差壓引出管在位于楔形片中心兩邊等距離的地方，見圖1。

      當流體流經V形節(jié)流塊時，流通面積減少，流速增大，靜壓減小，從而產生靜壓力差。壓差的平方根與流量成正比。測得壓差即可測得管道中的流量。楔形流量計的流量公式為：

                            （1）

      式中：

      q_v 為體積流量，m³/s；
      C  為流出因數(shù)；
      ε   為可膨脹系數(shù)；
      m  為流通面積與管道截面積之比；
      D  為管道內徑，m；
      Δp為楔形件前后產生的差壓，Pa；
      ρ  為被測流體密度，kg/m³。

      2 楔形流量計的特點

      2.1 楔形流量計的壓損

      由于楔形孔板未標準化，其結構中各生產廠決定，我公司生產的楔形孔板其夾角一般為60°～90°，如果其夾角為0°，即成為圓缺孔板了，夾角越大，產生的靜壓差越小，但壓損也相應增大。楔形孔板的結構在圓缺孔板、噴嘴之間，由于楔形孔板倒三角形，而三角形具有導流作用，流體流動時能使流線圓滑過渡，與孔板相比，楔形孔板產生的壓損較小。圖2為楔形孔板與噴嘴、孔板產生的力損失比較。

      2.2 楔形流量計的優(yōu)點

      楔形孔板具有圓缺孔板的優(yōu)點，當流體中含有雜質或固體物質時，容易從楔形孔板下部流過，不會沉積在楔形孔板周圍，也就是說楔形孔板具有自清洗作用。

      2.3 適用于低雷諾數(shù)R_eD流量測量

      標孔板、文丘里管等不宜在低雷諾數(shù)下進行測量，標準孔板的流出因數(shù)通常在雷諾數(shù)4000以上時趨于穩(wěn)定，在低雷諾數(shù)時，其流出因數(shù)會隨雷諾數(shù)的變化而變化，當雷諾數(shù)小1800時，則流量與差壓之間會偏離基本的平方根關系，顯然會對測量準確度造成較大影響。而楔形孔板是V型節(jié)流元件，其流出因數(shù)線性好，具有噴嘴入口曲線流暢、無滯流區(qū)的特點，雷諾數(shù)對它影響小，當雷諾數(shù)小至500時，楔形流量計的準確度和流出因數(shù)的變化不大，雷諾數(shù)在400～10000之間進行流量測量，其誤差小于3%。

      2.4 安裝使用方便

      與孔板相比，楔形流量計兩端用法蘭與工藝管道連接即可，安裝較方便，同時其日常維護量較小，運行成本相對較低。

      3 適用范圍

      由于楔形流量計量程比寬，雷諾數(shù)適用范圍在300～10⁶之間，因而特別適合于高粘度流體的測量，如化工廠各種高粘度流體以及污水、較臟污的氣體如高爐煤氣、焦爐煤氣的測量，楔形流量計可測量的雷諾數(shù)范圍上限可達10⁶，所以也可進行蒸汽、天然氣等氣體的測量。

      4 楔形流量計的標定

      4.1 實流標定

      楔形流量計是非標儀表，出廠時每臺儀表必須經過實流標定。我公司生產的楔形流量計采用標準表法、用水作介質對每臺儀表進行標定。楔形流量計在設計時選擇的流出因數(shù)由于很難準確地測量楔形元件的流通面積，找出等效孔徑，因而大多憑經驗先選擇流出因數(shù)，只有通過標定才能計算出實際的流出因數(shù)，確定該臺儀表的誤差，并對原設計的差壓進行調整以達到儀表準確度等級的要求。

      4.2 標定及數(shù)據(jù)處理

      為了保證在儀表使用范圍內的準確性，標定點應選擇在常用流量范圍內，一般選取流量上限的20%、40%、60%、80%、；每一標定點按企業(yè)標準規(guī)定，用計算機多次采樣后取其平均值，再求出各標定點的流出因數(shù)平均值作為這臺儀表的流出因數(shù)。其C值的計算公式如下：

                           （2）

      式中：

      q_m 為質量流量，kg/m³；
       ε   為膨脹因數(shù)；
      Δp  為楔形件前后產生的差壓，Pa；
      ρ    為被測流體密度，kg/m³；
      m   為流通面積與管道截面積之比；
      D    為管道內徑，m。

      我們對生產的數(shù)十臺楔形流量計標定后流出因數(shù)進行分析，其各種規(guī)格的楔形孔板（管徑25～300mm、量程比為1:10）的流出因數(shù)十分穩(wěn)定，其測量誤差均小于1%。80%左右的儀表顯示流量與標準電磁流量計（經華東國家計量測試中心、上海市計量測試技術研究院給出的校準證書標明，其zui大示值誤差為-0.10% 、-0.12%）的誤差均在±0.5%左右。

      表1列出了q_{m max}=50000kg/h、ΔP_max=44kPa、楔形比β=0.2522的楔形孔板的標定數(shù)據(jù)。

      表1 楔形流量計標定數(shù)據(jù)

      按公式（3）計算出每個檢定點5個C值的平均值C_I；

                           （3） 

      再計算出5個檢定點的5個C_I值的平均值C₀，C₀即為該被檢定楔形流量計的流出因數(shù)。標定后的流出因數(shù)C₀=0.7245可作為該臺儀表出廠時確定的流出因數(shù)。

       5 楔形流量計的應用

      我公司焦化廠萘油、焦油的測量，過去采用靶式流量計，使用效果不能令人滿意，用楔形流量計后3年多，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，維護工作量大為減少，故障率極低，*。

      高爐煤氣發(fā)生量和熱風爐用高爐煤氣（管道直徑為Φ1820mm×10mm和Φ1420mm×10mm）均采用楔形流量計進行測量，從二年多使用情況來看，從未發(fā)生取壓管堵塞，數(shù)據(jù)也十分穩(wěn)定。

       6 結束語

      的1S05167：2003〔E〕已經逐步在國內宜傳、推廣，對冶金廠來說，現(xiàn)行國標GB/T2624-93中規(guī)定的直管段長度很多地方都無法滿足，更長的直管段要求更是擺在現(xiàn)行孔板面前的嚴峻課題。除了采用新型儀表V型內錐以外，筆者覺得，在一些不是作為計量結算十分嚴格的場所，采用一些實用、可靠的非標儀表也是可以考慮的。其實標準與非標儀表也是相對的，今天的非標可能明天就成為標準，況且很多設計好的標準節(jié)流裝置因現(xiàn)場條件所限就成非標了，而且有些誤差還不好確定，這種情況在工廠的計量中屢見不鮮。楔形流量計我們使用后的體會就是工作穩(wěn)定、準確度適中、儀表結構簡單、能適應多種介質的測量、維護量小，在我們公司的使用量逐年遞增。缺點就是必須每臺標定，價格比孔板略高。