V錐流量計(jì)的基本功能測(cè)量原理

簡(jiǎn)介

　　V錐流量計(jì)源于美國(guó)McCROMETER，是一種極具優(yōu)勢(shì)的新型差壓式流量?jī)x表。從二十幾年前誕生開始，就以其常規(guī)差壓儀表無(wú)法相比的的諸多優(yōu)點(diǎn)，迅速在流量測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和好評(píng)。V錐流量計(jì)是一種全新的差壓式流量計(jì)量裝置，它以獨(dú)特的邊壁逐步收縮節(jié)流方式，一改傳統(tǒng)節(jié)流裝置的幾乎所有的缺點(diǎn)，是差壓流量計(jì)革命性成果。其原理與其他差壓式流量計(jì)一樣，是經(jīng)典的密閉管道中能量守恒原理和流動(dòng)連續(xù)性原理，并具有自整流、自清洗、自保護(hù)功能；直管段要求極短，無(wú)積污、堵塞，可保持長(zhǎng)期穩(wěn)定性；錐體后端高頻低幅的小噪聲使測(cè)量下限相對(duì)很低，從而使量程比達(dá)15：1；其永久壓損只及孔板的1/3和文丘里管相似。因此，V錐流量計(jì)可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、供熱等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域。

組成部份

V錐傳感器和差壓變送器組成的V錐流量計(jì)(同類的差壓流量計(jì)還有孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、畢托巴流量計(jì)、A+K平衡流量計(jì)，這些差壓流量計(jì)都可以配多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）

　　依照用戶要求不同，利用V錐傳感器和差壓變送器組成流量檢測(cè)儀表供貨分為二類：

1．V錐傳感器

　　只提供差壓信號(hào)的檢測(cè)部分（V錐體及測(cè)量管道），不提供差壓變送器、三閥組和流量顯示部分，輸出信號(hào)為差壓。由用戶自己進(jìn)行配套。

2．V錐流量計(jì)(同類的差壓流量計(jì)還有孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、畢托巴流量計(jì)、A+K平衡流量計(jì)，這些差壓流量計(jì)都可以配多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）　　由V錐傳感器和差壓變送器組成。有分體型安裝和一體型安裝兩種結(jié)構(gòu)。

　　分體型安裝由獨(dú)立的V錐傳感器和差壓變送器組成。V錐傳感器和差壓變送器之間的引壓管連接由用戶自己完成。而差壓變送器或者多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器可以配套供應(yīng)。

　　一體型安裝是產(chǎn)品出廠時(shí)己將差壓變送器、三閥組與V錐傳感器連接成一體，用戶購(gòu)買一體型V錐流量計(jì)后，使用時(shí)不需再連接引壓管。若需配接相應(yīng)的流量積算器、壓力變送器和溫度變送器可以配套供應(yīng)。

技術(shù)指標(biāo)

　　▲高精度：±0.075%

　　▲高穩(wěn)定性：優(yōu)于0.1%fs/年

　　▲高靜壓：40mpa

　　▲連續(xù)工作5年不需調(diào)校

　　▲可忽略溫度、靜壓影響

　　▲抗高過(guò)壓

結(jié)構(gòu)

V錐流量計(jì)是以一個(gè)同軸安裝在測(cè)量管內(nèi)的尖圓錐體為節(jié)流件的新型差壓式流量測(cè)量裝置，它是一種基于文丘里管測(cè)量原理，并集經(jīng)典文丘里管、環(huán)形孔板和耐磨孔板優(yōu)點(diǎn)于一體的新型節(jié)流裝置。

由于V錐流量計(jì)采用特殊的結(jié)構(gòu)形式，它具有以下特點(diǎn)：

1、上、下游直管段要求較短：上游直管段長(zhǎng)度為0-3d，下游直管段長(zhǎng)度為0-1d。

2、精確度：±0.5%；重復(fù)性是0.1%；量程比達(dá)到15：1。

3、耐臟污、壓損小。

4、具有流動(dòng)調(diào)整和對(duì)流體的混合作用。

5、安裝方便，是進(jìn)行技術(shù)改造的理想的流量計(jì)；

6、免維護(hù)或維護(hù)工作量很小。

主要特點(diǎn) (同類的差壓流量計(jì)還有孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、畢托巴流量計(jì)、A+K平衡流量計(jì)，這些差壓流量計(jì)都可以配多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）　　精度高：V錐型流量計(jì)的精度為測(cè)量值的±0.5％，貿(mào)易計(jì)量級(jí)為±0.3％（系統(tǒng)精度需參照應(yīng)用條侏及二次儀表的精度）。

　　重復(fù)性好：V錐型流量計(jì)的重復(fù)性很好，為±0.1％。

　　量程比寬：V錐型流量計(jì)的量程較其它類型的差壓流量計(jì)大得多，正常情況下為10：1，若有必要不是也可加大。在雷諾數(shù)高于8000時(shí)輸出信號(hào)為線性，若低于8000也可測(cè)量，但需對(duì)輸出信號(hào)根據(jù)曲線進(jìn)行修正。

　　直管段要求低：伯努力方程要求受測(cè)流體為理想流體，在實(shí)際應(yīng)用中這是根本不可能的，很多情況會(huì)造成流體分布不均勻，如彎頭，閥門，縮徑，擴(kuò)徑，泵，三通等等，對(duì)其它儀表而言，這是一個(gè)很難解決的問(wèn)題。V錐流量計(jì)可在極為惡劣的情況下均勻流體分布，如在緊鄰儀表上游有單彎管，雙彎管，經(jīng)過(guò)錐體“整流”后的流體分布比較均勻可保證儀表在惡劣的條件下獲得較高的測(cè)量精度，由于V型流量計(jì)可均勻流體分布曲線，因此同其它類型的差壓流量計(jì)相比，對(duì)上下游直管段的要求小，建議安裝時(shí)在上游留0-3D的直管段，在下游留0-1D的直段管。當(dāng)用戶的管道尺寸大，管道價(jià)格高或直管段不夠的情況下，V錐型流量計(jì)將是最佳選擇。在過(guò)去十年內(nèi)，對(duì)V型流量計(jì)的上游有一個(gè)90℃的單彎管或兩個(gè)不在一個(gè)平面上的雙彎管的情況進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，V錐型流量計(jì)可在緊鄰它的地方裝有一個(gè)彎管或不在同一個(gè)平面上的雙彎管而不會(huì)對(duì)測(cè)量精度有影響。

　　V錐流量計(jì)特有結(jié)構(gòu)所形成的邊界層效應(yīng)，使節(jié)流件關(guān)鍵部位不會(huì)磨損，因此可以保持幾何尺寸長(zhǎng)期不變，因此能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作而無(wú)須標(biāo)定。

　　V錐流量計(jì)是純機(jī)械體，因此耐高溫、耐高壓、耐腐蝕及不怕振動(dòng)。

　　可測(cè)的流體廣泛（液體、氣體、蒸汽），測(cè)量范圍寬（微小流量～大流量），適用的管徑DN15～DN3000。

　　塔形（V形錐）V錐流量計(jì)與其它差壓式流量?jī)x表原理相同，也是一種節(jié)流式差壓流量計(jì)。塔形（V形錐）的出現(xiàn)，打破了沿襲近百年的結(jié)構(gòu)模式，使得節(jié)流式差壓儀表產(chǎn)生了“質(zhì)的飛躍”。塔形（V形錐）V錐流量計(jì)的重大突破在于“變流體在管道中心中心收縮為邊壁收縮”。該流量計(jì)采用了多孔取壓、環(huán)室取壓，一體化安裝等多項(xiàng)專利技術(shù)。廣泛用于特臟污流體中的計(jì)量（如：鋼鐵廠的焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣等）。

重大突破 (同類的差壓流量計(jì)還有孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、畢托巴流量計(jì)、A+K平衡流量計(jì)，這些差壓流量計(jì)都可以配多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）

　　V錐流量計(jì)的重大突破在于“變流體在管道中心中心收縮為邊壁收縮”。即利用同軸安裝在管道中的V形錐體，迫使流體從中心逐漸收縮到管道內(nèi)壁而流過(guò)V形錐體，通過(guò)測(cè)量V形錐體前后的差壓來(lái)求得流量。正是這個(gè)邊壁收縮的結(jié)構(gòu)，使其具有一系列其它差壓儀表無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn)，克服了以孔板為代表的傳統(tǒng)差壓儀表的諸多缺點(diǎn)，可以說(shuō)這是流量?jī)x表一場(chǎng)革命性的變化，從此揭開了差壓式儀表嶄新的一面。

節(jié)能效果

　　對(duì)于流量?jī)x表來(lái)講，耗能的高低取決于流量計(jì)的永久壓力損失，壓損大的耗能

　　大，壓損小的耗能小。由于在冶金行業(yè)中孔板儀表使用的較多，下面把孔板與V錐

　　壓力損失做一個(gè)對(duì)比，看一看二者在測(cè)量流量過(guò)程中能耗的大小。

　　舉例1：某廠飽和蒸汽流量測(cè)量，管道內(nèi)徑257；工作絕壓0.9MPa；工作溫度

　　175.35℃；密度4.655kg/m3；最大流量30t/h；常用流量20t/h。

　　孔板和V錐取相同的β＝0.6。

　　計(jì)算結(jié)果如下(有關(guān)計(jì)算公式及計(jì)算過(guò)程見(jiàn)光盤資料）：

　　常用流量20t/h時(shí)，孔板的壓力損失為：14.162kPa

　　V錐的壓力損失為：6.523kPa

　　孔板比V錐的永久壓力損失大7.639kPa ,在輸送同樣流量條件下,孔板比V錐每小時(shí)

　　多耗能11.395kW/h。如果按照目前工業(yè)平均電能費(fèi)0.8元／（kW.h），一年按開車

　　300天計(jì)算，僅一套孔板流量計(jì)將比V錐流量計(jì)每年多支出電費(fèi)：

　　0.8(元）×11.395（kW/h）×24（小時(shí)）×300（天）＝6.563萬(wàn)元

　　舉例2：高爐煤氣，管道內(nèi)徑：702.4mm,工作壓力（G）：12kPa，溫度：70℃，

　　當(dāng)?shù)卮髿鈮海?8.39kPa，工作密度1.0326kg/m3，常用流量25000m3/h

　　孔板和V錐取相同的β＝0.6955。計(jì)算結(jié)果如下：

　　在常用流量下孔板的壓力損失為：1.894kPa

　　V錐的壓力損失為：0.479kPa

　　孔板比V錐的永久壓力損失大1.415kPa ,在輸送同樣的流量條件下每小時(shí)多耗能

　　12.283kW/h。按照工業(yè)電能費(fèi)0.8元／（kW.h），每年按開車330天計(jì)算，僅一套孔

　　板流量計(jì)將比V錐流量計(jì)每年多支出電費(fèi)：

　　0.8(元）×12.283（kW/h）×24（小時(shí)）×330（天）＝7.783萬(wàn)元

　　通過(guò)以上計(jì)算可以看出，平時(shí)并未引起我們重視的一套小小流量計(jì)量，在選用

　　何種類型的儀表上，竟有如此大的潛力（或如此大的浪費(fèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)）可以挖掘，可

　　見(jiàn)V錐流量計(jì)的節(jié)能效果是非常顯著的。在我國(guó)電力能源目前尚供應(yīng)不夠充足的情

　　況下，使用節(jié)能的流量?jī)x表不但為企業(yè)本身創(chuàng)造了利潤(rùn)，也符合國(guó)家倡導(dǎo)的節(jié)能減

　　排的產(chǎn)業(yè)政策。

產(chǎn)品類型 (同類的差壓流量計(jì)還有孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、畢托巴流量計(jì)、A+K平衡流量計(jì)，這些差壓流量計(jì)都可以配多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）

　　對(duì)于塔形流量計(jì)，一次傳感器部分是指流量計(jì)本體如何與工藝管道連接的工作、盡管流量計(jì)有多種結(jié)構(gòu)形式，如：管道式、夾裝式、對(duì)焊式等。如果描述不作特殊說(shuō)明，安裝方法是等同的。由于流量計(jì)具有對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)整流的功能，因此一次傳感器部分的安裝要求遠(yuǎn)不孔板等相對(duì)寬松的多。由于流量計(jì)是管段式，它與工藝管道的同軸度、垂直度無(wú)嚴(yán)格的要求。

　　1、管道法蘭式：是指流量計(jì)兩端有安裝法蘭。與工藝管道兩端同規(guī)格的安裝法蘭（也稱用戶法蘭）連接，是比較常用的結(jié)構(gòu)形式，適用的口徑（DN50mm～3000mm）。此種形式適用于節(jié)流裝置與差壓變送器分體安裝時(shí)選用，一般常用于測(cè)量蒸汽流量時(shí)使用，在測(cè)量其他高溫介質(zhì)時(shí)也可以使用。

　　2、法蘭夾裝式：用于小口經(jīng)流量計(jì)的安裝形式，每臺(tái)流量計(jì)玉工藝管道只需2片法蘭。法蘭與工藝管道焊接在一起，再把流量計(jì)夾裝在兩法蘭之間。此中安裝方法與渦街流量計(jì)（≤300mm）安裝方法相同。

　　3、小口徑一體化式：適用口徑≤DN40mm，介質(zhì)溫度≤120℃的流體。該結(jié)構(gòu)是把差壓變送器直接與塔形流量計(jì)組合成一個(gè)整體。二者之間無(wú)導(dǎo)壓管、取壓閥、三閥組。使安裝變的非常簡(jiǎn)單（與渦街流量計(jì)安裝方法相同）。差壓變送器調(diào)節(jié)零點(diǎn)時(shí)需要關(guān)閉工藝管道的閥門，就可以調(diào)零。

　　注意：此安裝方式，不能用于測(cè)量高溫介質(zhì)的場(chǎng)合，是因?yàn)楦邷亟橘|(zhì)會(huì)進(jìn)入差壓變送器測(cè)量室內(nèi)，損壞變送器測(cè)量膜片。

　　4、管道對(duì)焊式：是指塔形流量計(jì)與工藝管道無(wú)法蘭連接（流量計(jì)本體無(wú)法蘭），安裝時(shí)直接把流量計(jì)與工藝管道焊接在一起。該結(jié)構(gòu)成本相對(duì)較低（減少4片法蘭的成本），屬于一次性安裝。一般用于較大口徑的場(chǎng)合。

　　5、常規(guī)流體一體化式：是指介質(zhì)溫度≤120℃的流體，適用管徑：DN50～DN3000。生產(chǎn)廠家根據(jù)不同的流體和用戶要求，出廠時(shí)在流量計(jì)上為用戶焊接（或裝配）好閥門和三閥組。在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)由用戶把流量計(jì)與變送器組裝在一起即可。

　　6、蒸汽一體化式：是指測(cè)量蒸汽流量時(shí)，把變送器與塔形流量計(jì)組裝在一起，變送器與流量計(jì)之間要裝配我公司“蒸汽專用三閥組”部件，從而取消了導(dǎo)壓管并大大簡(jiǎn)化了取壓結(jié)構(gòu)。

　　7、液體防凍式：是指塔形流量計(jì)與變送器之間裝由我公司“液體專用隔離罐”，罐中裝有特殊介質(zhì)，該介質(zhì)能在較低的溫度下不凍結(jié)。此種安裝方式在測(cè)量液體時(shí)，特別在北方冬天室外環(huán)境比較低的情況下。往往變送器測(cè)量室種的液體容易凍結(jié)，損壞變送器。

　　8、方形管道法蘭式：是指工藝管道為方形管，而流量計(jì)測(cè)量管為圓形管道，二者通過(guò)一個(gè)特制的“方－圓”連接件進(jìn)行連接。

應(yīng)用范圍 (同類的差壓流量計(jì)還有孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、畢托巴流量計(jì)、A+K平衡流量計(jì)，這些差壓流量計(jì)都可以配多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）

　　1、氣體

煤氣（焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣）

　　天然氣，包括含濕量5%以上的天然氣

　　各種碳?xì)浠衔餁怏w，包括含濕的HC氣體

　　各種稀有氣體，如氫、氦、氬、氧、氮等

　　濕的氯化物氣體

　　空氣，包括含水，含其它塵埃的空氣

　　煙道氣

　　2、蒸汽

　　飽和蒸氣

　　過(guò)熱蒸汽

　　3、液體

　　油類，包括原油（在一定的粘度下）、燃料油、含水乳化油等

　　水，包括凈水、污水

　　各種水溶液，包括鹽、堿水溶液

　　含蠟、含有水

　　含油、含沙的水

　　甲苯

　　甲醇、乙二醇等

　　4、特殊流體

　　油＋HC氣＋沙

　　加氣的水，如H2＋N2＋空氣；H2O＋CO2等

工作原理 (同類的差壓流量計(jì)還有孔板流量計(jì)、楔形流量計(jì)、彎管流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、阿牛巴流量計(jì)、威力巴流量計(jì)、畢托巴流量計(jì)、A+K平衡流量計(jì)，這些差壓流量計(jì)都可以配多參量變送器、多參數(shù)變送器、多參數(shù)流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）

UY型V錐流量計(jì)屬于高精度、高穩(wěn)定性的新型差壓式流量?jī)x表。和其他差壓式儀表一樣，也是基于流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程來(lái)計(jì)算流體工況流量的。在同一密閉管道內(nèi)，當(dāng)壓力降低時(shí)，速度會(huì)增加，當(dāng)介質(zhì)接近錐體時(shí)，其壓力為P+，在介質(zhì)通過(guò)錐體的節(jié)流區(qū)時(shí)，速度會(huì)增加，壓力會(huì)降低為P-， P+和P-都通過(guò)V錐形流量計(jì)的取壓口引到差壓變送器上，流速發(fā)生變化時(shí)，差壓值會(huì)隨之增大或減小。也就是說(shuō)對(duì)于穩(wěn)定流體，流量的大小與差壓平方根成正比。當(dāng)流速相同時(shí)，錐體節(jié)流面積越大，則產(chǎn)生的差壓值也越大。