楔形流量计在重油介质测量中的应用

介绍楔形流量计的原理、特点以及在测量重油、高温、高粘度介质中的应用。

0 引言

中国石油玉门炼油化工总厂于 2014 年 10 月新建 50Mt/a 延迟焦化装置，装置原料油为渣油、油浆、重蜡油等重油介质，使用孔板流量计容易造成取压管口堵塞。 为解决上述问题，设计施工时，选用楔形流量计代替原来的孔板流量计进行测量。 楔形流量计具有测量准确、使用稳定、安装简单、维护工作量小等特点。

1 测量原理

楔形流量计是根据伯努利公式，利用流体在流动过程中遵守能量守恒定律， 即动能和静压能之和不变，以流体通过节流作用的圆缺楔时产生压差的原理而进行测量。 楔形孔板是楔形流量计的检测件，它是一块 V 型的节流件，安装在管道的上部，它的圆滑顶角朝下，这样有利于含悬浮颗粒的液体、粘稠液体及脏污介质顺利通过， 不会在节流件上游侧产生滞流。楔形流量计原理见图 1。

2 楔形流量计的特点

（1）适用于粘滞性液体的流量测量 ，黏度可高达500mPa.S，如燃油、渣油及重油等。

（2）抗脏污、自清洁、防堵塞性能好。

（3）差压信号稳定可靠 ，测量精度高 ，重复性好 ，压力损失低。

（4）可实现流量的双向测量。

（5）整体结构形式无可动部件，使用寿命长。

（6）安装方便，免于维护。

3 楔形流量计的应用

新建的 50Mt/a 延迟焦化装置重油介质的测量选用楔形流量计，精度可达 0.2 级，采用双法兰取压方式，取压口朝上，基本避免重油介质堵塞取压口，相关参数见表 1。 楔形流量计的测量过程：将楔形块产生的差压传至双法兰差压变送器， 再由变送器输出与差压成正比关系的标准信号，经 DCS 开方，从而得到流量测量值。

节流件选用实心楔块。 实心楔块是将整体切割下来的楔块进行焊接，相比较传统的空心楔块，消除了板块周边和楔管内壁接触的弧面处理不好导致焊接粘合效果不好，从而产生介质泄露的问题，而且实心楔块的抗冲击能力远大于空心楔块，避免了楔块掉落而造成的事故。

节流件采用 316+喷涂碳化钨材质，硬度高。 经过特殊处理后的楔块可以在一定程度上缓解大颗粒度介质对楔块的冲蚀， 避免楔块磨损造成前后压差减小而导致的测量误差，从而延长楔形流量计的使用寿命。

传感器采用罗斯蒙特 3051CD 双法兰变送器，避免了节流装置由于导压管路细小而引起的堵塞，解决了重油介质仪表需要长期、频繁打隔离液来保证引压管路通畅的问题，大大降低了维护工作量。

测量法兰与变送器之间采用毛细硅油连接，测量介质温度高于 250℃ 时选用高温硅油， 例如 FT - 10401、FT-10402、 FT-11007 等 ；低于 250℃时选用普通硅油，例如 FT-11601、FT-40101、 FT-40302。 硅油连接降低了测量介质温度和环境温度对仪表测量精度的影响，而且毛细管代替传统的仪表引线进行介质传压，无需安装仪表引压线，降低了设备成本。

采用孔板进行测量时， 取压孔直径一般为 8mm，而采用楔形流量计测量时取压孔直径可达 50mm，大孔径使得楔形流量计堵塞的可能性几乎为零，安装时不需要引压管和伴热，只需做好保温工作即可，减少了静密封点数，降低了泄漏的可能性。

4 楔形流量计选型及安装

楔形流量计安装方式一般分为水平安装、垂直安装两种。 垂直安装容易出现不满管的现象，而且当液体中存在气体时， 气体容易积聚导致差压测量不准确，因此一般推荐水平安装。

水平安装分为两种，即取压口距竖直中心线旋转90°和取压口距竖直中心线旋转 45°。 水平安装可以使液体中混有的少量固体流顺利通过楔块部分，避免在孔径处产生堆积而影响流体的通过，并能防止液体流中混入的气体在管内顶部聚积而影响差压的变化，进而影响变送器的测量精度。 在实际应用中发现，当采用取压口距中心线 45°安装时， 如果流体介质中含有气体未及时排空， 仍会存在气体集聚影响测量精度，因此推荐取压口与中心线旋转 90°安装。

要确保楔形流量计运行效果良好，还需注意：

（1）对变送器适当放空。

（2）调节变送器的零点 ，补偿引压管的高度差引起的液体压头差，避免其影响测量结果，这在垂直安装楔形流量计时比较明显。

（3）满足前后直管段要求。 适当的上下游直管段，能消除上下游配管引起的流动状态对流量计的精度的影响。

（4）由于楔形流量计的产生的差压较小 ，在安装时毛细管的长度要符合变送器的要求， 不能过长，否则会造成灵敏度降低。

仪表合理选型、正确安装是保证仪表正常工作和可靠使用的前提。 由于楔形流量计不是标准节流装置，因此在选型时，要考虑介质特点、仪表精度、适用场合等，进行合理选择、准确计算，安装时要符合规范，投用后才能取得满意效果。

5 结语

与孔板流量计相比较， 楔形流量计易于安装、维护工作量小、耐磨性好，而且不易被脏污介质堵死，适合粘稠、含杂质及高温重油介质的测量。 玉门炼油化工总厂延迟焦化装置安装的 15 台楔形流量计， 在一年多的使用过程中，其测量数据稳定，故障率低，没有出现因沉积、 堵塞等问题引起的非正常停工检修，解决了重油介质测量难的问题。