气体流量计与楔形流量计的优缺点及产品选型注意事项

在工业生产中，流量测量是一项非常重要也非常普遍存在的工作，利用差压变送器通过测量差压值从而计算管道内流量的流量计有很多种，气体流量计，楔形流量计，V锥流量计，阿牛巴流量计，威力巴流量计，弯管流量计等，其中气体流量计和楔形流量计是两种使用量很大，也较为常见的两类差压式流量计，气体流量计与楔形流量计同属于压差测流量，而不易被脏污介质堵死，更适合粘稠、杂质、高温等各种状况的楔形流量计在维护方面优势明显。那么，气体流量计又有哪些不可替代的优势呢？本文即从两类流量计的不同的产品结构和测量功能方面来给各位作一个简单的介绍。
孔板、楔形流量计一样的原理
气体流量计、楔形流量计，属于恒截面，变压差型流量计。也就是说它们的概念相同

气体流量计，就是在管道内部加装一个中间开孔的圆板，然后测量蒸汽在孔板前后的压力差，经过计算换算出蒸汽的流量。
因为蒸汽的流速在节流件处（孔板）形成局部收缩，静压力降低，流速增加，于是在节流件前后便产生了压差。根据流动连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律），流量的大小与差压的大小存在一定的比例关系：M2∝ΔP。式中，M 为流量；ΔP 为差压。
通过引压管将差压信号引入差压变送器，差压变送器将差压信号送入流量积算仪，积算仪将差压信号换算成流量信号。同时通过温度和压力传感器测出蒸汽的温度和压力，积算仪根据当时的温度和压力计算出补偿后的流量。

楔形流量计是流体通过楔形流量计时，由于楔块的节流作用，在其上、下游侧产生了一个与流量值成平方关系的差压，将此差压从楔块两侧取压口引出，送至差压变送器转变为电信号输出，再经经专用智能流量积算仪运算后，即可获知流量值。
孔板、楔形流量计不一样的特点
为什么选择气体流量计

气体流量计的优点:
▲节流装置结构易于复制，简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，
▲适用于较大口径管道的计量（目前口径大于DN 600 mm 的流量计一般只能选用孔板）；
▲经久耐用；
▲标定全面；
▲价格便宜。
气体流量计的缺点：
▲对节流装置、引压管、冷凝罐安装要求很高，安装较为复杂。
▲气体流量计整体校验比较困难，目前只能对差压传感器、压力传感器、温度传感器单独进行校验，整体的精度难于确保。

▲孔板的结构决定了流体流经孔板时流体的静压明显减小，流速显着加大，造成流体冲刷孔板严重，侵蚀孔板中心的锐口金属边缘，致使孔板精度不断下降。液化气、丙烯等易气化的液体流量测量中，流体物理形态的改变造成孔板侵蚀更加严重。
▲孔板的结构形式造成了流体流过孔板后有较大的静压损失，从整体上看气体流量计是一个耗能较大的仪表，使机泵机械功率的损失加大，不利于装置的能效提高，对于越来越严格的节能要求是一个不利因素。
为什么选择楔形流量计
楔形流量计的优点
▲特别适合于高粘度、低雷诺数、带悬浮颗粒或气泡的介质测量;
▲测量精度不受流体介质介电常数等特性的影响和限制;
▲楔形件结构设计特殊，有导流作用，防堵塞;
▲具有流体粘度变化、温度变化、密度变化等补偿功能;
▲抗振动、抗冲击、抗脏污、抗腐蚀;
▲具有双向流量测量功能;
▲节能减排：楔形流量计结构简单、牢固、高可靠性，安装方便，运行维护费用低;
▲无运动部件、无磨损，长期使用时不需要重新标定。
楔形流量计的缺点
但相对于气体流量计来说，楔形流量计还具有价格高、必须每台标定等不足，无论是在设计、制造、计算，还是安装使用等方面，楔形流量计尚缺乏相应的数据和规范。
总结：就目前而言，楔形流量计与气体流量计共存，发挥各自的优势，但从长远来看，楔形流量计是新一代差压式流量计的发展趋势。
安装注意事项
气体流量计安装前的十条注意事项

1.仪表安装前，工艺管道应进行吹扫，防止管道中滞留的铁磁性物质附着在仪表里，影响仪表的性能，甚至会损坏仪表。如果不可避免，应在仪表的入口安装磁过滤器。仪表本身不参加投产前的气扫，以免损坏仪表。
2.仪表在安装到工艺管道之前，应检查其有无损坏。
3.仪表的安装形式分为垂直安装和水平安装，如果是垂直安装形式，应保证仪表的中心垂线与铅垂线夹角小于2°；如果是水平安装，应保证仪表的水平中心线与水平线夹角小于2°。
4.仪表的上下游管道应与仪表的口径相同，连接法兰或螺纹应与仪表的法兰和螺纹匹配，仪表上游直管段长度应保证至少是仪表公称口径的5倍，下游直管段长度大于等于250mm。
5.由于仪表是通过磁耦合传递信号的，所以为了保证仪表的性能，安装周围至少250px处，不允许有铁磁性物质存在。
6.测量气体的仪表，是在特定压力下校准的，如果气体在仪表的出口直接排放到大气，将会在 ?浮子处产生气压降，并引起数据失真。如果是这样的工况条件，应在仪表的出口安装一个阀门。
7.安装在管道中的仪表不应受到应力的作用，仪表的出入口应有合适的管道支撑，可以使仪表处于*小应力状态。
8.安装PTFE（聚四氟乙烯）衬里的仪表时，要特别小心。由于在压力的作用下，PTFE会变形，所以法兰螺母不要随意拧得过紧。
9.带有液晶显示的仪表，安装时要尽量避免阳光直射显示器，降低液晶使用寿命。
10.低温介质测量时，需选夹套型。
气体流量计安装过程中的二十八条注意事项

1.仪表开孔应避免在成型管道上开孔。
2.注意流量计前后直管段长度。
3.如有接地要求的电磁、质量等流量计，应按说明进行接地。
4.工艺管道焊接时，接地线应避开仪表本体，防止接地电流流经仪表本体入地，损坏仪表。
5.工艺焊接时，避免接地电流流经单、双法兰仪表的毛细导压管。
6.中、高压引压管能采用氩弧焊或承插焊的，应采用氩弧焊或承插焊。风速>2m/s，应有防风措施，否则应采用药皮焊丝，风速>8m/s，必须有防风措施，否则应停止施焊。
7.注意流量计节流装置取压口的安装方向。
8.不锈钢引压管严禁热煨；严禁将引压管煨扁。
9.仪表引压管、风管、穿线管的安装位置，应避免将来妨碍工艺生产操作，应避开高温腐蚀场所，应固定牢固；从上引下的穿线管，其*低引线端应低于所接仪表的接线进口端；穿线管*低端应增加滴水三通；靠近仪表侧宜增加Y型或锥形防爆密封接头；仪表主风线*低处应加排凝（污）阀。
10.仪表使用的铜垫片，如无退火处理，使用前应退火，并注意各种材质垫片的许用温度、介质和压力等条件。
11.现场仪表接线箱内，不同接地系统的接地不能混接，所有仪表的屏蔽线应单独连接上下屏蔽层，严禁拧在一起连接上下屏蔽。
12.仪表处于不易观察、检修位置时，改变位置或加装平台。
13.仪表线中间严禁接头，并做好隐蔽记录，补偿导线接头应采用焊接或压接。
14.不锈钢焊口应进行酸洗、钝化、中和处理。
15.需要进行脱脂的仪表、管件，应严格按照规范进行脱脂处理，并做好仪表、管件脱脂后的密封、保管工作，严防保管和安装过程中被二次污染。
16.不锈钢管线严禁与碳钢直接接触。
17.镀锌、铝合金电缆桥架严禁用电、气焊切割和开孔，应采用无齿锯及专用开孔器等类似机械切割和开孔。
18.不锈钢管严禁用电、气焊切割和开孔，应采用等离子或机械切割、开孔。
19.大于36V的仪表穿线管、柜、盘等应接地，接地仪表穿线管丝扣用导电膏处理；小于等于36V的仪表穿线管丝扣至少应有防锈处理；外露丝扣不宜大于一个丝扣。
20.爆炸危险区域的仪表穿线管，应保持电气的连续性。
21.100伏以下绝缘仪表线路应用250V摇表测量线路绝缘电阻，且≥5兆欧。
22.铝合金桥架应跨接短接线，镀锌桥架应不少于两个防松螺丝拧紧，长度30米以内应两端可靠接地，超过30米的应每隔30米增加一个接地点。
23.不同接地系统的仪表线或仪表线与电源线共用一个槽架时，应用金属隔板隔开。
24.仪表盘、柜、箱、台的安装及加工中严禁使用气焊方法，安装固定不应采用焊接方式，开孔宜采用机械开孔方法。
25.仪表伴热、回水的盲端不应大于100mm。
26.变送器排污阀下口宜增加防阀泄漏的管帽（特别在防爆区）。
27.仪表及其穿线管、引压管一端固定于热膨胀区（如塔、随塔热膨胀移动的附件），一端固定于非热膨胀区（如劳动保护间），连接仪表时应根据现场实际情况，其柔性管、穿线管、引压管必须留出一定热膨胀裕度。
28.附塔桥架、穿线管应根据现场实际情况留有热膨胀伸缩节或柔性连接。
楔形流量计安装使用中四条注意事项
1.要按照楔形流量计标注的方向进行安装
虽然有的文章及资料上说，楔形流量计安装没有方向要求，可用于反向流的测量，从楔形流量计的测量原理看如果是标准的V形楔块，其对于流体的节流正反都一样。但在楔形流量计的表体上，生产厂家都标注了楔形流量计流体的流向箭头，从楔形流量计的两端法兰看进去，其楔块的安装位置也不在楔形流量计的正中，因此我们要按照楔形流量计的标注方向进行安装，防止安装方向不对加大测量误差。

楔形流量计表体上标注了流体的流动方向
2.关于取压接口的方向问题
按照测量仪表取压引压规范，测量气体流量时，取压口在节流元件的中上部，测量液体流量时取压口在节流元件的中下侧，测量脏污介质时取压口在节流元件的中部位置。但楔形流量计与气体流量计的不同之处在于节流楔块在表体内腔不是均匀分布的，取压口的位置生产厂家已给固定预制好，其在楔块焊接处的前后上方。
若严格按照取压规范，当测量液体时，如果取压口安装在管线的中下部，那么其楔形流量计内部的楔块也在管线的中下部，而造成流体要从楔形流量计的上方流过，这种方式会造成流体内介质杂质颗粒的沉淀在楔形流量计的下部表体内腔，有堵塞楔块前方取压口的隐患，易造成流量计失灵，因此在现场安装过程中要根据实际情况区别对待。
3.垂直管道安装
楔形流量计建议水平安装，尽可能的减少垂直安装方式，是因为在垂直安装过程中，楔形流量计零点的校准无法进行。
楔形流量计零点校准的要求时，工况介质充满楔形流量计，后关闭管线前后阀门，在确保楔形流量计内部流体静止状态下，进行流量计的校准。由于节流元件的流量表普遍不设计副线切除设施，因此节流元件前后普遍无工艺切断阀门，这种状况下校准楔形流量计就比较困难。如果楔形流量计水平安装，我们可以认为静止的流体对于楔形流量计检测的差压没有附加影响，因此我们只需把楔形流量计的前后取压阀门关闭同时泄压通大气即可实现流量计的零点校准。
若楔形流量计垂直安装，此时静止的介质在楔形流量计内腔会产生一个静止的静压力，这个静压作用于变送器的正压室会增大差压变送器的压差值，使楔形流量计的零点差压值不在是零，且负压测引压管内也会产生静压附件误差。所以此时对于零点的校准变得困难。即使使用双法兰变送器，负压测的静压附加我们可以算出，但被测介质的密度我们只能通过设计时的理想值进行计算，而粗略的算出楔形流量计测量管内的静压，在进行校准修订，这种方法其零点的可信度就会降低。
下图垂直安的楔形流量计给流量计零点校准带来困难

因此实际安装中*好不要垂直安装楔形流量计，若工艺无法满足水平安装，垂直安装过程中除保证楔形流量计满管的情况下，我们还要对楔形流量计零点的修正压差进行准确的换算，而不能只单单的关闭正负取压阀门后就进行零点校准。
4.安装排污减压阀
楔形流量计+双法兰变送器的流量检测模式，在取压阀门与双法兰连接部件之间要设置排污泄压阀门。这个阀门非常重要，在流量计校准过程中既可以保证正负双法兰之间的受压一致都为大气压确保校准可靠，更能保证维修人员的安全。
若双法兰变送器损坏需要更换，通过排污泄压阀门能够判断取压一次阀门是否渗漏，只有在确保安全的情况下，才能拆卸双法兰变送器。很多工程安装过程中，省略了排污泄压阀门的安装，这是不正确的，一定要进行整改。

安装排污阀的楔形流量计维护维修工作更加方便
总结：无论哪一种流量计的安装使用都需要按照说明书所写以及结合它自身的特性来操作。
技术参数:

应用范围
气体流量计可广泛应用于石油、化工、天然气、冶金、电力、制药、食品、农药、环境保护等行业中，各种液体、气体、天燃气以及蒸汽的体积流量或质量流量的连续测量。
楔形流量计是一种新型节流差压式流量测量仪表，它可以在高粘度、低雷诺数、雷诺数、500即可使用的流体情况下进行高精度的流量测量，在流速较低、流量小、管径大的流量测量场合有无可比拟的优势和不可替代的作用。
如在石化/煤化工行业的应用：
炼油装置、乙烯装置
高粘度和很脏的介质
高温和高压，高磨损的介质
水煤浆（黑水，灰水）、油煤浆等

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