针对高粘度介质、浆料、脏污流及双向流等传统流量计难以准确测量的流体工况，提出了楔式 流量计的选型解决方案。介绍了楔式流量计的测量原理、结构特点、主要技术参数和设计选型，并说明 了仪表的安装要求。

在石油、化工行业的工艺流程检测过程中，有 时会遇到原油、黑水及浆液等介质流量测量问题， 这类介质具有粘度大、易结晶及固体颗粒易磨损 等特点,导致传统的孔板流量计、靶式流量计等不 仅测量精度低、安装维护工作量大,而且很难保证 仪表的长期稳定运行。针对上述问题，一种新型 差压式流量测量仪表一楔式流量计应运而生, 并在业内得到了广泛应用。

1.测量原理

楔式流量计的测量原理是基于伯努利方程 (能量守恒和连续性方程）的。通过在管段中设 置一个V形楔块节流件，当流体流经此楔块时, 流通面积减小、流速增大,在楔块前后产生一个静 压差，该压差的开方与质量流量或体积流量成正 比,从而实现流量的测量。测量管的流量系数与 楔块比（H/D)相关，即流量测量范围可通过H/D 来调整。

工程设计中不同介质的常用流量计算式如下：

2.流量计结构

楔式流量计（图1)主要由测量管和流量差压 变送器组成。

按照测量管与工艺管道的连接方式,楔式流 量计可分为对夹式、螺纹式、对焊式和法兰式连接 结构形式。对夹式和螺纹式适用于管道口径为 1/2 ~3" ( 1英寸=25. 4mm)、压力等级不大于 CL300的低压管线；对焊式适用于管道口径为1/2 ~48"、压力等级为CL900或更高的管线;法兰 式适用于管道口径为1 /2 ~ 48"、压力等级为 CL900或更高的管线。

按照测量管取压方式的不同，楔式流量计又 可分为螺纹取压、法兰远传式（隔膜密封式）取压 和化学T取压。螺纹取压适用于测量气体、蒸汽 或洁净液体,通常采用1 /2"NPT (F)配合终端接头 与变送器测压管线进行连接。法兰远传式取压适 用于测量容易堵塞的浆料、脏物流和强腐蚀性介 质。此外,对于有毒有害介质的测量和介质温度 超过传统变送器可直接接触温度限定值的情况, 亦可采用法兰远传式进行取压测量。化学T取压 适用于测量容易堵塞的浆料和易结晶介质，该方 式与法兰远传式相比,具有更大的取压口，且没有 突出段取压短管，取压法兰安装后膜片基本能与 测量管内径平齐，不容易引发堵塞,但需要注意的 是，该方式只适用于压力等级为CL300以下的管 线。另外,变送器一体式和自带温度补偿的仪表, 可以减小不必要的安装误差，现场使用方便,但需 要注意安装空间。

3.特点与主要技术参数

楔式流量计测量原理简单，可满足大多数流 体的测量要求，且使用范围广。除了可以应用于 —般的气体、液体和蒸汽测量外,还特别适用于高 粘度、高腐蚀性、易结晶、含悬浮颗粒的液体和含 尘量高的气体的流量测量。楔式流量计管径范围 1/2 ~48";压力等级可达CL900或更高；雷诺数最 低可达300,最高可达106;粘度最高可达3Pa- s, 且不会影响楔式流量计的测量精度；量程比可达 10： 1 ;所测介质的最低流速可达0. 01m/s H。

楔式流量计的节流元件呈倒等腰三角形,使 用时具有导流作用，使流体能够圆滑过渡。与 孔板相比,楔式流量计没有锐角要求,所以其压损 更小,更加节能。常用的节流装置的压损对比如 图2所示。楔式流量计的测量元件无可动部件和 易损部件,使用过程中几乎可以免维护。在选型 时还可要求楔块或测量管内壁整体带耐磨涂层, 如在煤浆气化工艺和渣水处理工段中，采用碳化 钨喷涂进行表面硬化处理后可以更好地抵抗黑 水、灰水等含硬质颗粒流体的冲击。

楔式流量计的楔块焊接于测量管顶部,倒三 角结构使得测量介质中的固体杂质在节流件处很 容易地就从节流件下部流过,而不会附着在节流件上侧,即具备了自清洁功能。

几家主流楔式流量计厂家的技术资料（表1) 显示,经过现场实流标定后的仪表测量精度较高, 重复性可达±0.2%,满足工艺过程的测量与控制 要求。

楔式流量计节流元件的流量系数对管道内流 体速度分布不敏感,相比于大部分的差压式和速 度式流量仪表,楔式流量计具备更小的前后支管 段要求,最小可达前5D后2D,这使得楔式流量计 具备更强的安装适应性。

4.设计选型

楔式流量计的选型计算通常由业主或设计院 提供工艺参数,再由仪表厂家使用各自的计算软 件完成选型计算。选型计算时所需确定的主要工 艺数据有工艺介质、工艺管道材料、管道口径、流 量范围、操作压力及操作温度等。

楔式流量计的口径和压力等级通常与连接处 的工艺管线一致。根据不同的工况要求，应选择 合适的过程连接与取压方式。流量计本体和楔块 的材料应根据工艺介质进行选用，不能低于管道 等级表的要求,并考虑腐蚀、磨损等特殊工况下的 选材特点。对于法兰远传式取压，还需注意介质 的温度,对于高温介质的测量,毛细管填充液应选 用可耐受高温的介质。

楔块比H/D的选用需保证计算得到的差压 量程分别为6、10、16、25、40、50kPa,在满足测量 要求的前提下,对于液体介质的测量,量程应首选 25kPa5，。计算结果应满足楔式流量计对最低 雷诺数的要求，以保证在流量范围内流量系数是 线性的、稳定的。

楔式流量计的精度应满足工艺测量要求，通 常要求标定后精度为± 0. 5% FS,重复性为 ±0.2% ,在相应的雷诺数范围内量程比应达到 10:1。流量计的标定可采用特定介质由独立的 NIST认证实验室来完成，或者进行现场实流标定 以达到测量精度要求。

5.仪表的安装

楔式流量计可采用水平或垂直安装的方式。 水平安装时,对于液体或蒸汽介质,V形节流件宜 安装在与管道水平中心线垂直方向，即取压口与 管道水平中心线平行，以免测量介质内的气泡进 入取压口影响测量精度，或者采取必要的排气措 施;对于气体介质，可将取压口朝上安装。垂直安 装时，由于存在轻微静压差，因此使用之前应注意 变送器的调零。

为了保证测量的准确性,流体在经过节流件 之前需处于稳定的层流状态，因此需要保证V形 节流件前后具备一定的直管段,最小直管段要求 可以参照各仪表厂家的样本执行。

对于粘稠或易结晶介质的测量，如果选用法 兰远传式取压,为了便于仪表的现场维护，宜在法 兰连接处增加冲洗管线以便及时对测量管路进行清洗,或者采用插入式法兰进行取压以避免取压 口堵塞导致无法准确测量。

6.结束语

随着化工行业的蓬勃发展,楔式流量计作为 —种非标节流装置，已经越来越多地被应用在燃 料油、污水及重油等高粘度、高固体含量、腐蚀性 介质的流量测量中，并得到了较好的用户反馈。 笔者对该流量计的技术特点进行了总结,梳理了 设计选型的注意事项,并对仪表的安装使用提出 了建议,以供同行参考。