楔形流量计的结构和工作原理

楔形流量计的结构和工作原理

楔形流量计的工作原理是基于能量守恒定律——伯努利方程和流动连续性方程。当流体流经V形节流件（又称楔形流阻或楔块）与测量管内壁所形成的弓形通道时，  在节流件的上、下游侧产生一差压，该差压的平方根在一定雷诺数范围内（500-10⁶）正比于质量或体积流量，不同的弓形高度h与管道直径D的比（楔形比h/D）来确定不同的流量测量范围。

    1  结构

       楔形流量计由楔形流量传感器、变送器（三阀组）及流量积算仪三部分组成。见图1  
     

2  工作原理

        

楔形流量计流量方程：

式中：q_v——体积流量，m³/s
      C——流出系数；
      ε——可膨胀性系数；
      m——节流面积比，m=S₁/
      S₁——弓形流通面积， m²；                    
      D——管道内径， m；                      
      Δp——差压，Pa；
      ρ——被测介质密度，kg/m³。

S₁的计算： 

三  型号及主要技术参数

1 型号

1        主要技术参数

  （1）准确度： 优于±0.5%读数（标定）

  （2）重复性： ±0.2%读数

  （3）范围度： 10：1或更宽

  （4）压力损失：测量差压的1/5左右（约为孔板的1/3）

  （5）适测介质： 各类液体、气体及蒸汽

  （6）雷诺数适用范围： 500—1×10⁶（低雷诺数下测量时，范围度相对缩小，流出

                        系数的不确定度相对增大）

  （7）被测液体粘度：500mPa.s，或更高

  （8）耐介质压力： 5MPa以下，也可高于5MPa

  （9）耐介质温度： 400°C以下（用户特殊定货，也可提供耐更高温的产品）

  （10）适用的管径： DN15 mm—DN300 mm (用户特殊定货，可提供大于DN300 mm

                     的产品)

  （11）楔形比H/D： 0.2，0.3，0.4，0.5

  （12）长期稳定性： ±0.2%F.S/Y

  （13）供电电源：+24V

  （14）流量范围：见下表

表1  测量液体时的流量范围

型    号	公称通径DN(mm)	楔形比H/D	流量范围（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  测量气体时的流量范围

型    号	公称通径DN(mm)	楔形比H/D	流量范围（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的流量范围是指工作状态下的体积流量。

四  选型和安装

   1 选型

⑴．通径规格

   楔形流量计产品，一般情况下都按工艺管道的公称通径选定流量传感器的通径规格，如管道的公称通径（或内径）为100mm时，应选通径规格为DN100mm的产品，我公司可根据用户提供的产品定货咨询表的数据进行选型计算，如果认为有必要调整传感器内径时，则向用户提出更改选型规格的建议，提请用户重新确认。若在用户设计选型时，安装管道尚未确定，我公司也可根据用户在产品定货咨询表中提供的测量条件，向用户推荐最佳通径规格，提请用户确认。

   ⑵. 仪表材质

仪表的材质，原则上应根据所测量介质的腐蚀类型和腐蚀性的大小以及介质工况温度由用户自己做出选择。本产品中的楔块及接头材质均采用不锈钢（1Cr18Ni9Ti或304或316），外壳（法兰、管道）采用碳钢或不锈钢，适用于介质温度400°以下的非强腐蚀性介质。

    当介质工况温度≥400°C时，需根据具体的工况温度、介质的氧化性、腐蚀性，选用更适合的耐热钢种。

    当介质工况温度在-20～190°C范围时，宜采用1Cr18Ni9Ti或用户指定的其它耐低温材质。

    对于各类酸、碱、盐强腐蚀性介质，其仪表材质需由用户同我公司另行协商确定。

⑶     取压方式

差压的测量，一般都采用普通螺纹取压方式，即在测量管管壁开孔，通过取压接头与导压管相连接。远传法兰取压，适用于不宜直接采用导压管导压的测量场合，如测量重油等粘稠流体或其它极易堵塞取压通道的脏污流体以及其它特殊测量场合。远传取压的传感器安装支座配合尺寸，依所选用的传感器型号规格而定。

   ⑷  关于流量

       选型时，应保证管道内的流体流量在流量计的测量范围之内，且处于其测量范

   围的1/2～2/3处为最佳。

   ⑸ 填写订货咨询表

       作为设计选型依据，用户需向我公司提供被测流体性质、工况条件，并填写我     

   公司的   楔形流量计产品订货咨询表。

 

 

附表一

   楔形流量计产品订货咨询表

用户单位
联系人		电话
工作压力（绝压）		被测介质
当地大气压		流体标况密度①或 流体工况密度②
工作温度
刻度流量		运动粘度
最大流量		动力粘度
常用流量
最小流量		传感器安装要求
气体工作状态下的相对湿度
管道内径		管道外径
备注

注 ① 标况界定：温度：20°C，大气压力：0.1013MPa

   ② 混合气体流量，请告知各组分体积浓度或克分子浓度百分率

   2. 安装

   ⑴ 楔形流量计安装要保证流体直接顺畅地流动。

   ⑵ 楔形流量计可双向检测，取压口高压侧总是在流体流向一测。

   ⑶ 安装前，先核实管道内实际工作压力及流量范围与仪表规定值是否相符，并注

      意铭牌上的流向标志与实际安装相符。

   ⑷ 保证管道内流体充满整个管道。

   ⑸ 根据现场安装条件的不同，楔形流阻的上、下游侧应具备足够长的直管段，推

      荐使用的最小上、下游直管段见表3。

 表3

楔形比H/D	最小上游直管段
	90°弯头	T形三通	球阀	闸阀 （全开）
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”为管道内径

     下游最小直管段长度的一般推荐值为6D

 

   ⑹ 楔形流量计推荐水平安装，也可垂直安装

     A  水平安装时，楔形流阻应垂直于管道底部的通流部分，以使管道中的固体颗粒能自由通过。见图4。

     

     B  垂直安装时，流体流动方向可上可下，但流向应符合仪表铭牌上的标志，还

        应注意差压变送器能方便地排气，以免内腔存气引起其零点漂移。因轻微的

        静力学效应影响必须注意变送器调零。其安装情况见图5。

    注意：

        A  具有正确的排气口其它安装位置也可以。

        B  为便于变送器调零，推荐使用三阀组。

    C  流量计与管道之间的法兰密封垫应保证其正确置于法兰中心，垫片内缘不得伸至管道通流部分，以防止干扰流体流动。

五  操作

1.      将楔形流量计安装到工艺管线上，压紧后的密封垫应与管道内径一致，连接处应无泄露。

2.      先打开差压计的平衡阀，然后打开正、负压阀。

3.      开启阀门让流体在管路系统中循环10分钟，排除系统中的气体。通过打开差压计高、低压法兰的两个放气阀即可实现。

4.      零位校正  楔形流量计在常温零流量的情况下，变送器必须调整为精确的零读数。如果可能的话，通过调节变送器零位螺钉可实现。如果不能调节零位螺钉，则应采取相应的措施实现这一点。

5.      调整零位后，打开差压计正、负压阀，然后，关闭差压计的平衡阀即可投入运行。

注意：

1.      被测介质的密度不同于设计值或在较大范围内变化时，会引起差压计零位变化，必须进行零位修正。

2.      被测流体温度或密度在较大范围内变化会引起流量测量误差，此时应进行密度 

   修正。

    3  仪表运行过程中，如示值不稳，又无其它原因，可试用排气法消除此故障。

本文来源：http://www.jslkyb.com/。