V錐流量計(jì)

V形錐流量計(jì)源于美國(guó)McCROMETER，是一種優(yōu)勢(shì)的新型差壓式流量?jī)x表。從二十幾年前誕生開(kāi)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。

一、V形錐流量計(jì)的應(yīng)用范圍

　　測(cè)量介質(zhì)：氣體類：（煤氣、空氣、氫氣、天然氣、氮?dú)?、液化石油氣、過(guò)氧化氫、煙道氣、甲烷、丁烷、氯氣、燃?xì)?、沼氣、二氧化碳、氮?dú)?、乙炔、光氣、氧氣、壓縮空氣、氬氣、甲苯、苯、二甲苯、硫化氫、二氧化硫、氨氣）等

　　液體類：（甲醇、乙醇、酒精、丙酮、苯乙烯、二甲苯、液氧、雙氧水、氯化鈣、碳酸鈉、堿性流量計(jì)、草酸流量計(jì)、次氯酸、明礬、甲酸、耐酸流量計(jì)、乙酸流量計(jì)、磷酸流量計(jì)、氫氟酸流量計(jì)、醋酸流量計(jì) 、冰醋酸流量計(jì)、王水流量計(jì)、硫酸流量計(jì)、鹽酸流量計(jì)、導(dǎo)熱油、液壓油、燃料油、機(jī)油、瀝青、石蠟、絕緣油、原油、牛奶、蒸餾水、啤酒、汽油、渣油、輕油流量計(jì)、重油流量計(jì)、煤油流量計(jì)、柴油流量計(jì)、油流量計(jì) 、循環(huán)水流量計(jì)、冷卻水流量計(jì)、純凈水流量計(jì)、離子水流量計(jì)、污水流量計(jì)、水流量計(jì)）。

　　蒸汽類：（過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽）

二、主要特點(diǎn)

　　 精度高：V錐型流量計(jì)^[2]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(mén)，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。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。

　　流量計(jì)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。

　　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）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）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)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）。

三、重大突破

　　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(kāi)了差壓式儀表嶄新的一面。

四、V錐的節(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；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(pán)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(kāi)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(kāi)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。

五、V形錐產(chǎn)品類型

　　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(mén)，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(mén)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。

六、工作原理 

    錐形流量計(jì)是一種差壓型的流量?jī)x表。以差壓原理設(shè)計(jì)的流量?jī)x表已經(jīng)有了一百多年的應(yīng)用歷史了，差壓型流量計(jì)是基于密封管道中的能量轉(zhuǎn)換原理，也就是說(shuō)對(duì)于穩(wěn)定流體，管道壓力與管道中的介質(zhì)流速的平方根成反比:速度增加壓力會(huì)下降，當(dāng)介質(zhì)接近錐體時(shí)，其壓力為P1,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P2，如圖1所示，P 1和P2都通過(guò)錐形流量計(jì)的取壓口引到后接差壓變送器上，流速發(fā)生變化時(shí)，錐形流量計(jì)的兩個(gè)取壓口之間的差壓值會(huì)增大或縮小。當(dāng)流速相同時(shí)，若節(jié)流面積大，則產(chǎn)生的差壓值也大， β值等于錐體的節(jié)流面積除以管道內(nèi)徑的截面積（可換算成兩者之間的直徑比）。