V錐流量計

V錐流量計是在管道中心處懸掛一錐形節(jié)流件，錐形件阻礙介質(zhì)的流動，重塑流速曲線，在錐形性的下游可立即形成低壓區(qū)，管道上游的正壓同經(jīng)節(jié)流件節(jié)流后的下游的負(fù)壓之間有一差壓，將正、負(fù)壓用取壓口取出，正壓口位于管道的上游，負(fù)壓口位于錐體的末端，通過測量兩者之間差壓，根據(jù)伯努力方程即可計算出管道中的流量，錐體位于管線中心，可對所測介質(zhì)的流速曲線進(jìn)行優(yōu)化,因此測量精度高，對儀表上、下游的直管段要求低。
V錐流量計又稱內(nèi)錐流量計、V錐、錐形流量計，是一種新型差壓流量計，和其它類型的差壓流量計的基本原理相同，都是基于密封管道中的能量守恒原理，XT-LVZ系列V錐流量計的*設(shè)計，擴(kuò)大了流量測量范圍，并避免了傳統(tǒng)差壓流量計的一些局限性，工作性能更優(yōu)。XT-LVZ系列V錐流量計是在管道中心懸掛一個錐形截流件，錐形件阻礙介質(zhì)流動，重塑流速曲線，測量介質(zhì)包括水、蒸汽、空氣、天然氣、氮?dú)?、焦?fàn)t煤氣和有機(jī)氣體等。介質(zhì)條件可從深低溫到超臨界狀態(tài)。工作溫度450℃，壓力25Mpa，可測量雷諾數(shù)為5*106，雷諾數(shù)為8*103甚至更低。產(chǎn)生滿刻度差壓信號從小于0.1 千帕到幾十千帕。可測量各種工況(溫度和壓力)條件下的氣相、混合氣相、液相、多相液體、氣液兩相(濕氣、液相質(zhì)量比≤5%)、粉末、高粘度、高流速、臟污、含有固體懸浮顆粒的液相、溶液振動、電磁干擾等介質(zhì)的流量。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態(tài)。工作溫度850℃，壓力42.0MPa。若用特殊結(jié)構(gòu)材質(zhì)，溫度壓力還可以更高?？蓽y量雷諾數(shù)500萬，雷諾數(shù)8000甚至更低。產(chǎn)生滿刻度差壓信號從小于0.1千帕到幾十千帕。

法蘭取壓型V錐流量計(VF)，采用實(shí)心錐體截流體，并在管壁用法蘭取壓，配上遠(yuǎn)傳差壓變送器，可有效防止取壓口的堵塞，適合于含有固體顆粒粉塵介質(zhì)、高粘度液體及臟污介質(zhì)。

特點(diǎn)：
流量計精度：±0.5％、±1.0％、±1.5％系統(tǒng)精度須參照應(yīng)用條件及二次表的精度。
重復(fù)性好：優(yōu)于±0.1%
量程比寬：正常情況下為10：1，若有必要也可加大。
直管段要求低：流量計前0~3D 直管段、后0~1D 直管段即可保證測量精度。實(shí)驗(yàn)證明，V錐流量計可以接近單彎管或不同平面的雙彎管而對精度影響很小。
長期穩(wěn)定性好：錐體的外形設(shè)計保證流體在流經(jīng)錐體時是一種漸變的過程，無突變，β值可保持長期不變，儀表可長期使用不需標(biāo)定。
信號穩(wěn)定：所有差壓流量計都會有“信號波動”，也就是說即使流體非常穩(wěn)定，通過一次節(jié)流元件產(chǎn)生的信號也會有波動。對孔板而言，在節(jié)流件后形成的旋渦較長，這些長的旋渦會產(chǎn)生高幅、低頻波動信號，這些信號會對差壓表的讀數(shù)造成干擾。而錐形流量計會在其下游形成小旋渦，產(chǎn)生低幅、高頻波動信號。
壓損?。河捎跊]有突出的擋板，因此錐形流量計的壓力損失比孔板低3/4。
無滯留死區(qū)：錐體的“吹掃式”設(shè)計不存在死區(qū)，因此在錐體上不會堆積流體碎片、粘渣或雜質(zhì)。
混合器作用：V 錐流量計的下游所產(chǎn)生的旋渦是短旋渦，可在下游將介質(zhì)混合，因此，目前V錐形流量計在作為流量計工作的同時，還可在很多場合用做靜態(tài)攪拌器，可迅速而充分的將介質(zhì)攪拌均勻。

結(jié)構(gòu)形式：
具體外形結(jié)構(gòu)見圖：

V錐流量計工作原理

（1）對流體的均速作用

流體在管道中流動實(shí)際上是這樣一種狀態(tài)，當(dāng)流體流動不受任何阻礙和干擾達(dá)到充公發(fā)展?fàn)顟B(tài)時，其速度分布為：越靠近管道中心流速越快，在中心處達(dá)到、越靠近管壁流速越慢，在管壁處接近零。大多數(shù)流量儀表測量流量涉及到流速時，由于無法改變這種快慢不均的狀態(tài)，只能忽略管道中流速有快慢之分的實(shí)際情況而假設(shè)流速是均等的。而v錐流量計由于錐形體處在管道中心，它直接把流體從高速流動的中心部位分開，使流速快的流體分別向四周流速慢的流體靠攏并拉動它們混合一起流動，這種快慢混合的結(jié)果就是：原本流速快慢的差別消失了，流體變成了真正的均勻流動。流體流速被均勻化所帶來的好處就是：測量信號真實(shí)反映了被測流體的實(shí)際值，并使得在低流速時 v錐流量計前后仍能產(chǎn)生足夠準(zhǔn)確的差壓，隨著流速的降低，這種作用更加顯著，而這種情況對于傳統(tǒng)的差壓式流量計可能早已不能測量了。

（2）具有很強(qiáng)的抗干擾（旋渦流）能力

大家都知道流體流動遇到阻擋物時會產(chǎn)生“旋渦流”，這就是的“卡曼旋渦”現(xiàn)象，渦街流量計就是基于這個原理工作的。同樣道理象孔板、錐體等節(jié)流件在管道中也是阻擋物，在節(jié)流件后部除了產(chǎn)生靜壓力外必然也會產(chǎn)生旋渦流。然而這個旋渦流對于渦街流量計來講是有用的信號對于差壓式儀表來講卻是有寄存器的干擾，見（圖4）。這個干擾在節(jié)流件下流（負(fù)壓端）會產(chǎn)生“信號跳動“現(xiàn)象，它會嚴(yán)重干擾正常信號的測量。錐形的結(jié)構(gòu)是邊壁節(jié)流，節(jié)流件后部產(chǎn)生干擾流的分布是等量相反（對稱分布）而相互抵消，因此使干擾程度大大減輕。而孔板等傳統(tǒng)節(jié)流件是中心節(jié)流，產(chǎn)生的干擾流方向直接指向取壓口，嚴(yán)重干擾了測量信號，特別是小流量時干擾甚至大于測量信號而無法正常工作。經(jīng)過大量的試驗(yàn)和科學(xué)檢測證明：孔板負(fù)壓端產(chǎn)生的是“高幅度低頻率跳動”，而錐形體負(fù)壓端產(chǎn)生的是“低幅度低頻率跳動”。

（3）對流體的整流功能

絕大多數(shù)流量儀表要求足夠長的前后直管段，目的就是為了使流體流動狀態(tài)成為充分發(fā)展管流以復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下的流動狀態(tài)。然而這種苛刻的要求常常由于復(fù)雜的現(xiàn)場（如各種閥門、彎頭、縮徑、擴(kuò)徑、泵等）而不能滿足，所帶來的結(jié)果必然是測量誤差的增大。因此，絕大多數(shù)流量儀表很難在不滿足直管段條件下取得準(zhǔn)確的測量值。
而 錐型（形）流量計卻不同，由于它邊緣節(jié)流的特殊結(jié)構(gòu)，使得流體在遇到V形節(jié)流件時，被強(qiáng)迫按照“管壁與節(jié)流件之間由寬逐漸變窄的狹長通道”內(nèi)流動，該通道可以等效為一個管式整流器，經(jīng)過這個通道后，各種干擾流的變化為：不規(guī)范流動——被迫在規(guī)定的通道流動——變成規(guī)范流動。因此它能夠?qū)ι嫌翁幰蚋鞣N外界因素引起的不規(guī)則的流動畸變自動進(jìn)行矯正整流，從而使達(dá)到測量區(qū)的流動形成了規(guī)則的流動。因此只需極短的直管段也能取得準(zhǔn)確的測量值，由此大大減輕了用戶的工作量和投資，這是大多數(shù)流量儀表無法相比擬的。
（4）節(jié)流件耐磨損的特點(diǎn)

我們都知道節(jié)流式差壓儀表的測量精度是靠它的“幾何尺寸”保證的，這一點(diǎn)錐形與孔板是一樣的。但是由于孔板測量關(guān)鍵部位易磨損，它的測量誤差隨著使用時間在緩慢變大。而從 錐型（形）流量計的節(jié)流件結(jié)構(gòu)可以看出：其關(guān)鍵的節(jié)流邊緣是處在節(jié)流件后部的鈍角，并順著流體方向。當(dāng)流體流過節(jié)流件表面和管壁間的通道時，會形成“邊界層效應(yīng)”，該效應(yīng)會使流體到達(dá)測量部位前，逐漸離開了節(jié)流邊緣一個微小的距離，這樣就使被測流體不與節(jié)流件關(guān)鍵部位接觸，因此就不可能有磨損情況發(fā)生，其關(guān)鍵部位的幾何尺寸（β值）就能保持長期不變。所以不用重復(fù)標(biāo)定也能長期穩(wěn)定工作。

（5）自清潔功能

如前所述，由于流體在靠近管壁處的流速變慢極容易使臟污物等沉淀或附著在管壁上，對于孔板等傳統(tǒng)差壓儀表還會在前面堆積。那么流體在塔形流量計流動時會是一種怎樣的情況？當(dāng)流體進(jìn)入測量管并流過節(jié)流件四周的通道時，由于該通道是管壁與節(jié)流件間形成的由寬逐漸變窄的通道，它迫使流體流動速度高于管道其他部位并逐漸加快，在到達(dá)節(jié)流件測量的關(guān)鍵部位時流速，從而對管壁、節(jié)流件表面附近形成了吹掃沖刷作用，所有臟污雜物不可能在這里停留或附著，所以不會產(chǎn)生臟污的積垢，更不存積垢死角。v 錐型（形）流量計這一*的吹掃式設(shè)計，決定了它用在高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等臟污流體測量中，不會使粉塵、焦油等臟物在節(jié)流件和管壁附近堆積，附著及堵塞取壓孔。

（6）強(qiáng)大的防堵功能

上述介紹的錐形流量計的自清潔功能，當(dāng)流體屬于特臟型或含有大量粉塵雜質(zhì)時，常規(guī)的V 型（形）流量計有時也不能*解決，國內(nèi)外實(shí)際使用中，時有發(fā)生因堵塞取壓孔而導(dǎo)致測量失敗的事例。
為此我公司經(jīng)過多次試驗(yàn)已于去年研制成功具有可控加熱的v錐型（形）流量計；具有噴涂特殊材料涂層的v型（形）錐流量計；具有多孔取壓的v型錐（形）流量計；專用于高爐、焦?fàn)t煤氣等特臟污流體流量的測量。

（7）在設(shè)計計算上比標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件準(zhǔn)確

對這個問題下面以計算孔板為例來說明。
在孔板計算中用戶必須把管道直徑“D”值提供給計算者，D參數(shù)是設(shè)計孔板的一個重要數(shù)據(jù)，因此標(biāo)準(zhǔn)中對它有嚴(yán)格的規(guī)定：要求在節(jié)流件前（0～0.5）D長度上，至少取3個截面測出12個數(shù)據(jù)，然后取其平均值作為D值來計算孔板。然而這個規(guī)定在實(shí)際中很難做到，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況都是在原有的工藝管道上后安裝v錐流量計，不可能為了測量D值而停車割開管道，大多數(shù)習(xí)慣上都是以公稱直徑報給設(shè)計者（除非連同直管段一道購買加工）。我們知道管道的尺寸通常是以公稱值來標(biāo)注的，而鋼管產(chǎn)品是按外徑和壁厚系列組織生產(chǎn)的。不同的壁厚可以導(dǎo)致同一系列的鋼管直徑相差達(dá)十毫米之多，以這樣不準(zhǔn)確D值來計算節(jié)流件，其結(jié)果就是“假值真算”，再高級的計算軟件算出來結(jié)果也是不會準(zhǔn)確的。
v錐流量計，是把測量管和連接法蘭整體焊接在一起的一個產(chǎn)品，雖然D值的要求也很嚴(yán)格，但是這個工作是由儀表制造廠家來做的。測量管是在制造廠進(jìn)行準(zhǔn)確測量或者進(jìn)行機(jī)械加工來達(dá)到所要求數(shù)值，根本不需要用戶再為管道的D值是否精確而為難，用戶只要把管道的壁厚系列提供給儀表廠以便選配同系列的測量管就可以。由于v錐形流量可以把D值控制的非常精確，從而避免了孔板等差壓式儀表因D值不準(zhǔn)確而帶來的計算上的誤差。
（8）壓力損失小

v錐流量計的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是流線型節(jié)流件，采用“逐漸節(jié)流方式”工作，*不同于孔板等傳統(tǒng)差壓式儀表“突然節(jié)流”的工作方式，所以它的壓力損失小，約是孔板的1/3。因此對于那些“低壓力、大流量”流體測量來講，比傳統(tǒng)差壓式儀表有很大的*性。

V錐流量計選型

V錐流量計應(yīng)用范圍：

潔凈氣/液體

臟污氣/液體

腐蝕性液體

粘性液體

磨蝕漿液

含纖維漿液

低流速流體

蒸汽（氣）

高溫流體

低溫流體

不充滿管道

非牛頓流體

明渠

V錐

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孔板

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文丘里管

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噴嘴

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勻速管

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彎管

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○：設(shè)計 ◎：在一定的條件下可用 √ ：通常可用 ╳：不適用