矩形流量計設計與測量應用

來源：西安三聯測控技術有限公司 2025年02月11日 13:54

矩形流量計是一種新型的差壓流量一次元件，可以測量氣體、液體和蒸汽(包括油漿、高粘度液體)以及重摩擦性(含固體顆粒的)流體和腐蝕性流體。

這種節流元件是以楔形和文丘里為基礎，結合二者的優點，在關鍵性能上做出了明顯的改進，成為一種高精度高可靠性的節流元件，從而拓寬了差壓流量計的應用范圍。

根據市場調研發現，現在大部分工業行業常用的流量計量工具為楔式和文丘里流量計。雖然說這些流量計便于測量，但是在使用階段會導致測量摩擦性流體時，造成楔塊棱角線容易磨損，楔塊后部管壁易于被氣蝕腐蝕和磨損等情況發生。因此選擇三聯測控優化的SLFS矩形流量計是可以解決磨損及不穩定情況下造成數據測量不精準的難題。為何說SLFS系列矩形流量計的穩定性能高呢？

工作原理及產品特點

矩形流量計是一種產生差壓信號的節流元件，根據流體力學方程，由差壓信號與流量的對應關系，可以精確地測算流體流量。這種節流元件是以楔形和文丘里為基礎，結合二者的優點，在關鍵性能上做出了明顯的改進，成為一種高精度高可靠性的節流元件，從而拓寬了差壓流量計的應用范圍。矩形流量計是在楔形流量計與文丘里流量計的基礎上開發出來的一種新型差壓式流量測量儀表，其結構如圖1所示。矩形流量計既結合了楔形流量計和文丘里流量計的設計優點，又在關鍵結構上作了實質改進，用平緩收縮和擴張的階梯矩形代替頂端尖銳的楔塊，從而在測量臟污磨損性流體時更加耐磨、穩定和準確。

圖1 矩形流量計結構示意

矩形流量計無可動部件、耐磨損，測量精度可保持長期不變，這是孔板流量計、楔形流量計等達不到的，解決了許多其他流量計無法解決或效果不佳的流量測量問題，尤其是高黏度介質、強腐蝕性介質和重摩擦性介質流量的高精度測量問題。矩形流量計采用的流量計算方法如式(1)～式(2)所示：

(1)

β=
(2)

式中：qV——體積流量；C——流出系數；ε——可膨脹系數；β——節流面積比，即流通面積與管道截面積之比；D——管道內徑，mm；Δp——差壓，Pa；ρ——介質密度，kg/m3。

產品特點

● 除常規的差壓顯示、百分比顯示、電流值顯示，邁格矩形流量計還具備體積流量顯示、質量流量顯示、無需DCS開方計算，可直接輸出流量

● 以楔形和文丘里為基礎，結合二者的技術優勢

● 精度高，量程范圍寬（1:30 ）

● 可靠性高，耐磨損，牢固，直管段要求短

● 使用壽命長，壓力損失小

● 測量油漿、高粘度液體、及腐蝕性流體

● 惡劣工況和苛刻條件下測量，提供了有利的支撐

應用優勢

矩形流量計能很好地解決了楔式流量計在高摩擦性粉狀固體測量時3到6個月就被磨穿的問題，同時又解決了對大量程比和高精度測量的需求，減少了安裝空間。雖然一次性投資比楔式流量計大，但是耐磨使用壽命是楔式流量計的2-5倍，而且壓頭損失減少的節能也帶來運行成本的降低。根據使用者調研發現，三聯測控SLFS系列的矩形流量計在替代文丘里時，在保證同樣測量精度的前提下，解決了高粘度介質和含固體粉塵介質測量的問題。可見，相比傳統的流量計而言，在國內，S矩形流量計相對精度很高能滿足現場要求

圖3為矩形流量計的管道截面速度云圖，根據圖3可知，管道中渣油的流速變化幅度相對不大。根據伯努利方程可知，流速越高，壓力越小，所以可定性分析出矩形流量計的壓力損失相對較小。

圖3 矩形流量計管道速度云示意(數值單位：m/s)

圖4 矩形流量計管道速度矢量圖示意

矩形流量計的管道截面的局部速度矢量圖如圖4所示，通過圖4較為流暢的箭頭可以發現，加裝矩形流量計之后管道中基本不存在渦流區域，這是由于矩形流量計采用流線型節流通道，具有一個適當長度的喉管，該喉管起到整流的作用，有效地平抑了流體的波動，再加上后部的壓力恢復段，延伸了該流線型流道，使得整個流量計內部不會產生渦流和震動，避免了因渦流產生的磨損。矩形流量計可以連續使用3 a且測量精度不變，其使用壽命是楔形流量計的4倍以上。上述現象也可表明矩形流量計的壓力損失相對較小，同時精度較高。

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