孔板流量計在使用中出現(xiàn)的以上缺陷迫使工程設計人員和使用人員尋找其它結構的儀表。長期的使用積累和儀表研發(fā)人員的努力下,大量的非標節(jié)流元件研發(fā)出來。這些非標節(jié)流元件雖然無法與標準孔板那樣具有的實驗數(shù)據支持,無法實現(xiàn)標準化生產,但經過長期的使用和生產廠家不斷的改進,其已可以滿足過程流量檢測的要求。在眾多的非標節(jié)流元件中楔式流量計近年來得到大量的應用。
楔式流量計的結構特點
從外表看楔式流量計是一個兩端焊接有連接法蘭的金屬直管體,在金屬管的中間留有兩個開孔接口,接口有管口和法蘭兩種方式,現(xiàn)工業(yè)中主要使用法蘭接口形式。
從兩端連接法蘭看進去,可以看到其內部有一個固定與表體內腔的V形凸出部件,這就是楔式流量計的節(jié)流元件楔塊,在楔塊前后上方分別開有取壓接口。
由楔式流量計的外表可以看到楔式流量計的構造大大簡化,與孔板相比連接件密封件減少,安裝使用比孔板流量計更簡單方便。
楔式流量計的測量原理
楔式流量計是一個節(jié)流元件,節(jié)流元件的結構形式都是根據伯努利原理——流體流通面積的突然減小而引起的靜壓動壓能的相互轉換制造而成的,因此節(jié)流元件的一個共性都是流體的流通面積突然大幅度改變。
楔式流量計的節(jié)流元件是一個焊接到表體內腔的一個V形楔塊,通過這個凸出的楔塊與表體內腔形成的空間體實現(xiàn)流體流通面積的突然改變,使流體的靜壓動壓能夠相互轉換。通過差壓變送器測量V形楔塊前后的壓差測知流體的瞬時流速,換算出流體流過楔式流量計的體積流量。
楔式流量計的優(yōu)點
一、消除雜質堵塞
由楔式流量計的結構可以看到,楔塊安裝在表體的一側,過流面積是在楔塊與表體內腔之間,這種結構對于介質中的雜質、顆粒乃至較大的焊渣都可隨著流體流過楔式流量計,而不會在表體內積聚,所以其可以用于孔板流量計無法使用的含顆粒雜質的流體測量中。
二、適用于更多狀況
節(jié)流楔塊焊接到儀表內腔的一側,對于通過表體的流體產生的水頭(壓力)損失要比中間開口的節(jié)流孔板小的多,因此對于流體靜壓動壓轉化過程中的附加水頭損失要比孔板流量計小得多。楔式流量計適用的流體粘度范圍變寬,可用于粘度較大的原油、污油、蠟油、燃料油甚至瀝青的測量中,在石油煉制過程中得到大量使用。
三、取壓方式轉變
楔式流量計的法蘭取壓方式簡化了節(jié)流元件+差壓變送器測量流體流量的構造,通過使用雙法蘭變送器的模式不但可以節(jié)省引壓管、伴熱線的鋪設,而且由于雙法蘭變送器毛細管內填充硅油的穩(wěn)定性,明顯的提高了節(jié)流元件測量過程的準確性。從根本上克服了節(jié)流元件引壓管內靜止介質的質變引入的附加誤差,減少了流量儀表的故障率和維護頻率,整體提高了楔式流量計的測量精度。
四、節(jié)能減排
楔塊對于過流流體的水頭損失小于孔板流量計,楔式流量計與孔板流量計對于同一種介質的靜壓損失要減小較多。楔式流量計+雙法蘭變送器的檢測方式,省掉了引壓管的鋪設,從而節(jié)省了伴熱源的鋪設和伴熱蒸汽的消耗,楔式流量計的取壓接口可與表體和工藝管線進行整體保溫,通過流體本身的熱源保證楔式流量計冬季的防凍措施,節(jié)省了裝置的蒸汽能源消耗和冷凝水排放,對于裝置整體能耗的降低有一定的提高。
楔式流量計使用中的注意事項
楔式流量計上述的優(yōu)點,近年來石油煉制行業(yè)得到廣泛的使用,但每一種儀表都有自身的使用要求,只有按照規(guī)范使用才能發(fā)揮儀表的作用。
1、要按照楔式流量計標注的方向進行安裝
雖然有的文章及資料上說,楔式流量計安裝沒有方向要求,可用于反向流的測量,從楔式流量計的測量原理看如果是標準的V形楔塊,其對于流體的節(jié)流正反都一樣。但在楔式流量計的表體上,生產廠家都標注了楔式流量計流體的流向箭頭,從楔式流量計的兩端法蘭看進去,其楔塊的安裝位置也不在楔式流量計的正中,因此我們要按照楔式流量計的標注方向進行安裝,防止安裝方向不對加大測量誤差。
2、關于取壓接口的方向問題
按照測量儀表取壓引壓規(guī)范,測量氣體流量時,取壓口在節(jié)流元件的中上部,測量液體流量時取壓口在節(jié)流元件的中下側,測量臟污介質時取壓口在節(jié)流元件的中部位置。但楔式流量計與孔板流量計的不同之處在于節(jié)流楔塊在表體內腔不是均勻分布的,取壓口的位置生產廠家已給固定預制好,其在楔塊焊接處的前后上方。若嚴格按照取壓規(guī)范,當測量液體時,如果取壓口安裝在管線的中下部,那么其楔式流量計內部的楔塊也在管線的中下部,而造成流體要從楔式流量計的上方流過,這種方式會造成流體內介質雜質顆粒的沉淀在楔式流量計的下部表體內腔,有堵塞楔塊前方取壓口的隱患,易造成流量計失靈,因此在現(xiàn)場安裝過程中要根據實際情況區(qū)別對待。
3、垂直管道安裝
楔式流量計建議水平安裝,盡可能的減少垂直安裝方式,是因為在垂直安裝過程中,楔式流量計零點的校準無法進行。
楔式流量計零點校準的要求時,工況介質充滿楔式流量計,后關閉管線前后閥門,在確保楔式流量計內部流體靜止狀態(tài)下,進行流量計的校準。由于節(jié)流元件的流量表普遍不設計副線切除設施,因此節(jié)流元件前后普遍無工藝切斷閥門,這種狀況下校準楔式流量計就比較困難。如果楔式流量計水平安裝,我們可以認為靜止的流體對于楔式流量計檢測的差壓沒有附加影響,因此我們只需把楔式流量計的前后取壓閥門關閉同時泄壓通大氣即可實現(xiàn)流量計的零點校準。
若楔式流量計垂直安裝,此時靜止的介質在楔式流量計內腔會產生一個靜止的靜壓力,這個靜壓作用于變送器的正壓室會增大差壓變送器的壓差值,使楔式流量計的零點差壓值不在是零,且負壓測引壓管內也會產生靜壓附件誤差。所以此時對于零點的校準變得困難。即使使用雙法蘭變送器,負壓測的靜壓附加我們可以算出,但被測介質的密度我們只能通過設計時的理想值進行計算,而粗略的算出楔式流量計測量管內的靜壓,在進行校準修訂,這種方法其零點的可信度就會降低。
因此實際安裝中不要垂直安裝楔式流量計,若工藝無法滿足水平安裝,垂直安裝過程中除保證楔式流量計滿管的情況下,我們還要對楔式流量計零點的修正壓差進行準確的換算,而不能只單單的關閉正負取壓閥門后就進行零點校準。
4、安裝排污減壓閥
楔式流量計+雙法蘭變送器的流量檢測模式,在取壓閥門與雙法蘭連接部件之間要設置排污泄壓閥門。這個閥門非常重要,在流量計校準過程中既可以保證正負雙法蘭之間的受壓一致都為大氣壓確保校準可靠,更能保證維修人員的安全。若雙法蘭變送器損壞需要更換,通過排污泄壓閥門能夠判斷取壓一次閥門是否滲漏,只有在確保安全的情況下,才能拆卸雙法蘭變送器。很多工程安裝過程中,省略了排污泄壓閥門的安裝,這是不正確的,一定要進行整改。
5、楔式流量計在大修中要進行測厚檢測。
從楔式流量計內部的結構我們可以看到,楔式流量計節(jié)流元件的過流面是楔塊與表體內腔,這種節(jié)流形式對于楔式流量計的表體內腔產生較大的沖刷侵蝕。特別是流體的流速較快時,楔塊之前的流體在流經楔塊的空隙時會大大的沖刷表體內腔,長時間的侵蝕會造成表體內腔變薄,甚至穿孔滲漏,所以在裝置大修時要對使用中的楔式流量計的表體進行厚度測試,如果表體內腔磨損嚴重要進行更換,而不能帶病使用。
綜述
楔式流量計在使用中相對于孔板流量計來說,維護維修工作量大大減少,儀表率提高,過程流量檢測精度符合工藝要求,應用范圍廣,節(jié)省了能源消耗,因此在石油煉制行業(yè)得到大量的應用。
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