新型節能流量計的特點與應用

張占勝（大慶油田技術監督中心）

國際組織對2007～2030年間的世界能源基礎設施投資額做出了展望，累計投資大約為26.0萬億美元。到2030年為止，預計單是保持目前能源供需將占世界能源注資的大半資金，而且，到那時全球各地的能源基礎設施都將需要更新換代。長遠來看，從能源行業的投資力度來說，石油石化行業和能源行業板塊的應用將有很大空間。同樣的，作為傳統流量計的延伸，節能流量計在石油石化行業也將迎來新的發展機遇。在行業應用上，節能流量計廣泛應用于石油石化、環保、紡織、冶煉、開礦、給水、醫療、食品、制糖、釀造等行業。

1 V錐形流量計

相較于常規的差壓式儀表，V錐形流量計作為新的差壓式流量計，具備絕對優勢。因此，從V錐形流量計產生之日開始，迅速在流量測量領域占領了一席之地。V錐形流量計的節流方式是邊壁逐步收縮的方式，克服了傳統節能流量計的不足，是差壓式流量計的顛覆性產品。V錐形流量計的工作原理與傳統差壓式流量計相同，遵循封閉管道中的能量守恒定理以及流動連續性定理[1]。

V錐形流量計具備自清潔、自保護的功能，它的直管長度很短，這可以避免積污和堵塞，以此保持長期的可靠性和功能穩定性。V錐形流量計的錐形后端有高頻低幅的小噪聲，因此具有較低的測量下限，而且，它的永久壓損遠遠小于孔板流量計。伴隨著這些優點，V錐流量計被廣泛應用于石油石化、化工、電力等能源行業中。

2 威力巴均速管流量計

威力巴均速管流量計帶有子彈頭形狀的探頭，它的探頭能夠精確測量壓力分布。低壓取壓孔位于探頭后兩頭、流質分離點前面，可以能夠穩定的差壓信號。威力巴均速管流量計的內部結構一體化，這可以防止信號滲透，增強結構的強度，并長期維持較高的準確度。探頭前部表面的粗糙處理可以有效降低流體表面張力，提高流質速度較低時的測量精確度。由于渦街力的效果，塵土、沙等雜質在通常情況下將聚集于流量計的后半部分，很快就能將探頭的低壓取壓孔堵死[2]。

威力巴均速管流量計采用了非收縮節流措施，壓損比孔板流量計降低了至少95%，因此，威力巴均速管流量計是一種高效、節能的流量計。例如，在鎮海煉化7萬t/a硫磺回收的改造中，采用了威力巴均速管流量計，每年每臺可以節約13 000元。

由于威力巴均速管流量計的子彈型探頭使用了非收縮的節能結構，具有強大的節能效果，威力巴均速管流量計測量精度高、量程比大，可測量各種液體、氣體在內的多種流質，在石油石化領域，可用于測量石油、天然氣等。

3 楔形流量計

以孔板和噴嘴為主的節流差壓流量計存在一個不可忽視的缺陷，即壓損過大。隨著低壓損節能流量計受到越來越多的重視，楔式流量計的出現吸引了測量領域從業人員的注意。

3.1 楔形流量計的特點

楔式裝置與差壓變送器組成了楔形流量計。測量時，流質通過流量計，流質體積的變化將產生壓差，然后差壓變送器把得到的差壓轉換成電信號。然后，將測量介質的壓力、溫度輸入計算機，自動進行修正測量結果，給出瞬時流量以及累計流量。楔形流量計按照其基本結構，可分為一體型與分離型。一體型楔形流量計是將節流楔形裝置與差壓變送器制作成一體，而分離型楔形流量計將節流楔形裝置與差壓變送器分開。

楔形流量計的結構特點具備其他節能流量計沒有的優點：

1）較多雜質的流體也能容易地通過，且不容易淤積、黏附，增加了測量精確度，增加了使用時間，適合范圍廣，能夠滿足石油、天然氣等能源的測量。

2）孔板入口磨損相對較小，延長了儀表修檢周期，提高了測量精度。

3）因為楔形塊的導流效果的存在，其流動性高于孔板，楔形流量計的差壓小于孔板的差壓，因此楔形塊的節流效果較低，尤其合適測量黏度較高流質。

4）楔形流量計的量程比寬，一般能夠達到10∶1，且測量精度高。

5）楔形流量計壓損小，它的內角通常為60°～90°，夾角越大，則靜壓越小，產生的壓損越小。楔形孔板的結構比較特殊，呈現具備導流效果的倒三角，被測量流質流動時能使流線圓滑過渡，因此，楔形塊產生的壓損比孔板要小。

6）楔形流量計具備自清潔的優點，當被測量流質中含有污物或固體時，由于楔形孔板有圓缺孔板的特質，流動線路將經過各個角落，將從楔形孔板底下經過，而不會淤積在楔形孔板四周，這就是楔形孔板的自清洗效果。

7）楔形流量計適合測量雷諾數較低的流質。標準孔板、文丘里管等不適合在低雷諾數下進行測量，在雷諾數超過4000時，標準孔板的流量系數一般會趨于穩定，在低雷諾數時，其流量系數會隨雷諾數的變化而變化。如果雷諾數不超過1800，將會打破流量與差壓間的平方根關系，很大程度上將會影響測量的精確度。而楔形孔板的具有線性的流量系數，其特點是噴口的入口曲線流暢、無滯流區，受雷諾數影響程度低。如果雷諾數小于500，則流量計的精確性和流量系數的變化都不大，如果雷諾數處于400～10 000，測量誤差將不超過3%。

8）楔形流量計安裝非常便利，安裝時，將流量計兩端用法蘭與工藝管道相接就可以了，與此同時，楔形流量計需要的日常維護量小，運行成本低，使用壽命長[3]。

楔形流量計也存在缺點，由于沒有得到標準化，楔形流量計屬于非標準節能流量計。楔形流量計的設計、研發、制造、安裝等全都由企業自己確定，導致了楔形流量計的參數無法標準化。雖然楔形流量計缺乏標準化，但是從工業現場的應用中可知，非標準化的流量計還是能夠暫時滿足測量需求的。從長遠來說，隨著節能楔形流量計的不斷發展與在各個行業的廣泛應用，標準化是其必經之路。

3.2 楔形流量計的應用

實踐證明，楔形流量計在石油石化領域的應用中的，具備較高的可靠性與穩定性，測量精確度較高，結構簡單，安裝便利，維護量小，能夠順利測量各種流質，普及度逐年增加。但是，相對于孔板流量計，由于楔形流量計的造價較高，且缺乏標準化，在設計、研發、制造、安裝等方面，楔形流量計缺少應有的參考與規范。現如今，楔形流量計和孔板流量計各自有一定的應用優勢，但是，隨著楔形流量計標準化的實現，楔形流量計將成為代差壓式流量計的發展方向。總而言之，對于一些測量要求不十分嚴格的工業現場，楔形流量計十分適合，可以帶來巨大的節能效益以及經濟效益，在石油石化行業有著巨大的發展應用空間[4]。

4 結束語

節能是一項長期國策，節能需要石油石化行業不放過任何一個細節，不僅工藝、設備要做到節能，儀表節能也是節能的一個重要方面。

在石油石化行業中，不僅工藝、設備是節能的重要部分，流量計也同樣不可忽視，是實現節能的一個重要方面。

[1]孫延祚.“V”型內錐式流量計[J].天然氣工業,2009（3）:24-26.

[2]林國強.威力巴流量計的應用[J].冶金標準化與質量,2013（6）:13-14.

[3]孫明權,穆立新.楔式流量計及其應用[J].自動化儀表,2010（10）:25-27.

[4]葛軍德.做好油品出廠計量防止經濟效益流失[J].工業計量,2009（S1）:26-28.