V錐流量計

V形錐流量計源于美國McCROMETER，是一種優(yōu)勢的新型差壓式流量儀表。從二十幾年前誕生開始，就以其常規(guī)差壓儀表無法相比的的諸多優(yōu)點，迅速在流量測量領域得到了廣泛的應用和好評。V錐流量計是一種全新的差壓式流量計量裝置，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，是差壓流量計革命性成果。其原理與其他差壓式流量計一樣，是經(jīng)典的密閉管道中能量守恒原理和流動連續(xù)性原理，并具有自整流、自清洗、自保護功能；直管段要求極短，無積污、堵塞，可保持長期穩(wěn)定性；錐體后端高頻低幅的小噪聲使測量下限相對很低，從而使量程比達15：1；其壓損只及孔板的1/3和文丘里管相似。因此，V錐流量計可廣泛應用于石油、化工、電力、供熱等國民經(jīng)濟各領域。

一、V形錐流量計的應用范圍

　　測量介質：氣體類：（煤氣、空氣、氫氣、天然氣、氮氣、液化石油氣、過氧化氫、煙道氣、甲烷、丁烷、氯氣、燃氣、沼氣、二氧化碳、氮氣、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、草酸流量計、次氯酸、明礬、甲酸、耐酸流量計、乙酸流量計、磷酸流量計、氫氟酸流量計、醋酸流量計 、冰醋酸流量計、王水流量計、硫酸流量計、鹽酸流量計、導熱油、液壓油、燃料油、機油、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、重油流量計、煤油流量計、柴油流量計、油流量計 、循環(huán)水流量計、冷卻水流量計、純凈水流量計、離子水流量計、污水流量計、水流量計）。

　　蒸汽類：（過熱蒸汽、飽和蒸汽）

二、主要特點

　　 精度高：V錐型流量計^[2]的精度為測量值的±0.5％，貿(mào)易計量級為±0.3％（系統(tǒng)精度需參照應用條侏及二次儀表的精度）。

　　重復性好：V錐型流量計的重復性很好，為±0.1％。

　　量程比寬：V錐型流量計的量程較其它類型的差壓流量計大得多，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時輸出信號為線性，若低于8000也可測量，但需對輸出信號根據(jù)曲線進行修正。

　　直管段要求低：伯努力方程要求受測流體為理想流體，在實際應用中這是根本不可能的，很多情況會造成流體分布不均勻，如彎頭，閥門，縮徑，擴徑，泵，三通等等，對其它儀表而言，這是一個很難解決的問題。V錐流量計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量精度，由于V型流量計可均勻流體分布曲線，因此同其它類型的差壓流量計相比，對上下游直管段的要求小，建議安裝時在上游留0-3D的直管段，在下游留0-1D的直段管。當用戶的管道尺寸大，管道價格高或直管段不夠的情況下，V錐型流量計將是。在過去十年內(nèi)，對V型流量計的上游有一個90℃的單彎管或兩個不在一個平面上的雙彎管的情況進行了測試，測試結果表明，V錐型流量計可在緊鄰它的地方裝有一個彎管或不在同一個平面上的雙彎管而不會對測量精度有影響。

　　流量計結構所形成的邊界層效應，使節(jié)流件關鍵部位不會磨損，因此可以保持幾何尺寸長期不變，因此能長期穩(wěn)定工作而無須標定。

　　流量計是純機械體，因此耐高溫、耐高壓、耐腐蝕及不怕振動。

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

　　塔形（V形錐）流量計與其它差壓式流量儀表原理相同，也是一種節(jié)流式差壓流量計。塔形（V形錐）的出現(xiàn)，打破了沿襲近百年的結構模式，使得節(jié)流式差壓儀表產(chǎn)生了“質的飛躍"。塔形（V形錐）流量計的重大突破在于“變流體在管道中心中心收縮為邊壁收縮"。 該流量計采用了多孔取壓、環(huán)室取壓，一體化安裝等多項技術。廣泛用于特臟污流體中的計量（如：鋼鐵廠的焦爐煤氣、高爐煤氣等）。

三、重大突破

　　V錐流量計的重大突破在于“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V形錐體，通過測量V形錐體前后的差壓來求得流量。正是這個邊壁收縮的結構，使其具有一系列其它差壓儀表無法相比的優(yōu)點，克服了以孔板為代表的傳統(tǒng)差壓儀表的諸多缺點，可以說這是流量儀表一場革命性的變化，從此揭開了差壓式儀表嶄新的一面。

四、V錐的節(jié)能效果

　　對于流量儀表來講，耗能的高低取決于流量計的壓力損失，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錐壓力損失做一個對比，看一看二者在測量流量過程中能耗的大小。

　　舉例1：某廠飽和蒸汽流量測量，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。 
　　計算結果如下（有關計算公式及計算過程見光盤資料）： 常用流量20t/h時，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錐每小時多耗能11.395kW/h。如果按照目前工業(yè)平均電能費0.8元／（kW.h），一年按開車300天計算，僅一套孔板流量計將比V錐流量計每年多支出電費：　0.8（元）×11.395（kW/h）×24（小時）×300（天）＝6.563萬元

　　舉例2：高爐煤氣，管道內(nèi)徑：702.4mm,工作壓力（G）：12kPa，溫度：70℃，當?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。計算結果如下：

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多耗能 12.283kW/h。按照工業(yè)電能費0.8元／（kW.h），每年按開車330天計算，僅一套孔板流量計將比V錐流量計每年多支出電費：0.8（元）×12.283（kW/h）×24（小時）×330（天）＝7.783萬元

通過以上計算可以看出，平時并未引起我們重視的一套小小流量計量，在選用何種類型的儀表上，竟有如此大的潛力（或如此大的浪費沒有發(fā)現(xiàn)）可以挖掘，可見V錐流量計的節(jié)能效果是非常顯著的。在我國電力能源目前尚供應不夠充足的情況下，使用節(jié)能的流量儀表不但為企業(yè)本身創(chuàng)造了利潤，也符合國家倡導的節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)政策。

五、V形錐產(chǎn)品類型

　　對于塔形流量計，一次傳感器部分是指流量計本體如何與工藝管道連接的工作、盡管流量計有多種結構形式，如：管道式、夾裝式、對焊式等。如果描述不作特殊說明，安裝方法是等同的。由于流量計具有對流體流動狀態(tài)整流的功能，因此一次傳感器部分的安裝要求遠不孔板等相對寬松的多。由于流量計是管段式，它與工藝管道的同軸度、垂直度無嚴格的要求。

1、管道法蘭式：是指流量計兩端有安裝法蘭。與工藝管道兩端同規(guī)格的安裝法蘭（也稱用戶法蘭）連接，是比較常用的結構形式，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選用，一般常用于測量蒸汽流量時使用，在測量其他高溫介質時也可以使用。

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

3、小口徑一體化式：適用口徑≤DN40mm，介質溫度≤120℃的流體。該結構是把差壓變送器直接與塔形流量計組合成一個整體。二者之間無導壓管、取壓閥、三閥組。使安裝變的非常簡單（與渦街流量計安裝方法相同） 。差壓變送器調節(jié)零點時需要關閉工藝管道的閥門，就可以調零。

　　注意：此安裝方式，不能用于測量高溫介質的場合，是因為高溫介質會進入差壓變送器測量室內(nèi)，損壞變送器測量膜片。

　4、管道對焊式：是指塔形流量計與工藝管道無法蘭連接（流量計本體無法蘭），安裝時直接把流量計與工藝管道焊接在一起。該結構成本相對較低（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合。

　　5、常規(guī)流體一體化式：是指介質溫度≤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，出廠時在流量計上為用戶焊接（或裝配）好閥門和三閥組。在現(xiàn)場安裝時由用戶把流量計與變送器組裝在一起即可。

　6、蒸汽一體化式：是指測量蒸汽流量時，把變送器與塔形流量計組裝在一起，變送器與流量計之間要裝配我公司“蒸汽專用三閥組"部件，從而取消了導壓管并大大簡化了取壓結構。

7、液體防凍式：是指塔形流量計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，該介質能在較低的溫度下不凍結。此種安裝方式在測量液體時，特別在北方冬天室外環(huán)境比較低的情況下。往往變送器測量室種的液體容易凍結，損壞變送器。

　8、方形管道法蘭式：是指工藝管道為方形管，而流量計測量管為圓形管道，二者通過一個特制的“方－圓"連接件進行連接。

六、工作原理 

    錐形流量計是一種差壓型的流量儀表。以差壓原理設計的流量儀表已經(jīng)有了一百多年的應用歷史了，差壓型流量計是基于密封管道中的能量轉換原理，也就是說對于穩(wěn)定流體，管道壓力與管道中的介質流速的平方根成反比:速度增加壓力會下降，當介質接近錐體時，其壓力為P1,在介質通過錐體的節(jié)流區(qū)時，速度會增加壓力會降低為P2，如圖1所示，P 1和P2都通過錐形流量計的取壓口引到后接差壓變送器上，流速發(fā)生變化時，錐形流量計的兩個取壓口之間的差壓值會增大或縮小。當流速相同時，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）。