楔形流量計在重油介質(zhì)測量中的應(yīng)用，中國石油玉門煉油化工總廠于 2014 年 10 月新建 50Mt/a 延遲焦化裝置，裝置原料油為渣油、油漿、重蠟油等重油介質(zhì)，使用孔板流量計容易造成取壓管口堵塞。 為解決上述問題，設(shè)計施工時，選用楔形流量計代替原來的孔板流量計進行測量。 楔形流量計具有測量準(zhǔn)確、使用穩(wěn)定、安裝簡單、維護工作量小等特點。
楔形流量計是根據(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，以流體通過節(jié)流作用的圓缺楔時產(chǎn)生壓差的原理而進行測量。 楔形孔板是楔形流量計的檢測件，它是一塊 V 型的節(jié)流件，安裝在管道的上部，它的圓滑頂角朝下，這樣有利于含懸浮顆粒的液體、粘稠液體及臟污介質(zhì)順利通過， 不會在節(jié)流件上游側(cè)產(chǎn)生滯流。楔形流量計原理見圖 1。
2 楔形流量計的特點
（1）適用于粘滯性液體的流量測量 ，黏度可高達(dá)500mPa.S，如燃油、渣油及重油等。
（2）抗臟污、自清潔、防堵塞性能好。
（3）差壓信號穩(wěn)定可靠 ，測量精度高 ，重復(fù)性好 ，壓力損失低。
（4）可實現(xiàn)流量的雙向測量。
（5）整體結(jié)構(gòu)形式無可動部件，使用壽命長。
（6）安裝方便，免于維護。
3 楔形流量計的應(yīng)用
新建的 50Mt/a 延遲焦化裝置重油介質(zhì)的測量選用楔形流量計，精度可達(dá) 0.2 級，采用雙法蘭取壓方式，取壓口朝上，基本避免重油介質(zhì)堵塞取壓口，相關(guān)參數(shù)見表 1。 楔形流量計的測量過程：將楔形塊產(chǎn)生的差壓傳至雙法蘭差壓變送器， 再由變送器輸出與差壓成正比關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)信號，經(jīng) DCS 開方，從而得到流量測量值。
節(jié)流件選用實心楔塊。 實心楔塊是將整體切割下來的楔塊進行焊接，相比較傳統(tǒng)的空心楔塊，消除了板塊周邊和楔管內(nèi)壁接觸的弧面處理不好導(dǎo)致焊接粘合效果不好，從而產(chǎn)生介質(zhì)泄露的問題，而且實心楔塊的抗沖擊能力遠(yuǎn)大于空心楔塊，避免了楔塊掉落而造成的事故。
節(jié)流件采用 316+噴涂碳化鎢材質(zhì)，硬度高。 經(jīng)過特殊處理后的楔塊可以在一定程度上緩解大顆粒度介質(zhì)對楔塊的沖蝕， 避免楔塊磨損造成前后壓差減小而導(dǎo)致的測量誤差，從而延長楔形流量計的使用壽命。
傳感器采用羅斯蒙特 3051CD 雙法蘭變送器，避免了節(jié)流裝置由于導(dǎo)壓管路細(xì)小而引起的堵塞，解決了重油介質(zhì)儀表需要長期、頻繁打隔離液來保證引壓管路通暢的問題，大大降低了維護工作量。
測量法蘭與變送器之間采用毛細(xì)硅油連接，測量介質(zhì)溫度高于 250℃ 時選用高溫硅油， 例如 FT - 10401、FT-10402、 FT-11007 等 ；低于 250℃時選用普通硅油，例如 FT-11601、FT-40101、 FT-40302。 硅油連接降低了測量介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度對儀表測量精度的影響，而且毛細(xì)管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的儀表引線進行介質(zhì)傳壓，無需安裝儀表引壓線，降低了設(shè)備成本。
采用孔板進行測量時， 取壓孔直徑一般為 8mm，而采用楔形流量計測量時取壓孔直徑可達(dá) 50mm，大孔徑使得楔形流量計堵塞的可能性幾乎為零，安裝時不需要引壓管和伴熱，只需做好保溫工作即可，減少了靜密封點數(shù)，降低了泄漏的可能性。
4 楔形流量計選型及安裝
楔形流量計安裝方式一般分為水平安裝、垂直安裝兩種。 垂直安裝容易出現(xiàn)不滿管的現(xiàn)象，而且當(dāng)液體中存在氣體時， 氣體容易積聚導(dǎo)致差壓測量不準(zhǔn)確，因此一般推薦水平安裝。
水平安裝分為兩種，即取壓口距豎直中心線旋轉(zhuǎn)90°和取壓口距豎直中心線旋轉(zhuǎn) 45°。 水平安裝可以使液體中混有的少量固體流順利通過楔塊部分，避免在孔徑處產(chǎn)生堆積而影響流體的通過，并能防止液體流中混入的氣體在管內(nèi)頂部聚積而影響差壓的變化，進而影響變送器的測量精度。 在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用取壓口距中心線 45°安裝時， 如果流體介質(zhì)中含有氣體未及時排空， 仍會存在氣體集聚影響測量精度，因此推薦取壓口與中心線旋轉(zhuǎn) 90°安裝。
要確保楔形流量計運行效果良好，還需注意：
（1）對變送器適當(dāng)放空。
（2）調(diào)節(jié)變送器的零點 ，補償引壓管的高度差引起的液體壓頭差，避免其影響測量結(jié)果，這在垂直安裝楔形流量計時比較明顯。
（3）滿足前后直管段要求。 適當(dāng)?shù)纳舷掠沃惫芏危芟舷掠闻涔芤鸬牧鲃訝顟B(tài)對流量計的精度的影響。
（4）由于楔形流量計的產(chǎn)生的差壓較小 ，在安裝時毛細(xì)管的長度要符合變送器的要求， 不能過長，否則會造成靈敏度降低。
儀表合理選型、正確安裝是保證儀表正常工作和可靠使用的前提。 由于楔形流量計不是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，因此在選型時，要考慮介質(zhì)特點、儀表精度、適用場合等，進行合理選擇、準(zhǔn)確計算，安裝時要符合規(guī)范，投用后才能取得滿意效果。
5 結(jié)語
與孔板流量計相比較，楔形流量計易于安裝、維護工作量小、耐磨性好，而且不易被臟污介質(zhì)堵死，適合粘稠、含雜質(zhì)及高溫重油介質(zhì)的測量。 玉門煉油化工總廠延遲焦化裝置安裝的 15 臺楔形流量計， 在一年多的使用過程中，其測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，故障率低，沒有出現(xiàn)因沉積、 堵塞等問題引起的非正常停工檢修，解決了重油介質(zhì)測量難的問題。
