V錐流量計的基本功能測量原理

簡介

　　V錐流量計源于美國McCROMETER，是一種極具優勢的新型差壓式流量儀表。從二十幾年前誕生開始，就以其常規差壓儀表無法相比的的諸多優點，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，它以獨特的邊壁逐步收縮節流方式，一改傳統節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，是經典的密閉管道中能量守恒原理和流動連續性原理，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錐流量計可廣泛應用于石油、化工、電力、供熱等國民經濟各領域。

組成部份

V錐傳感器和差壓變送器組成的V錐流量計(同類的差壓流量計還有孔板流量計、楔形流量計、彎管流量計、噴嘴流量計、文丘里流量計、阿牛巴流量計、威力巴流量計、畢托巴流量計、A+K平衡流量計，這些差壓流量計都可以配多參量變送器、多參數變送器、多參數流量變送器、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儀表供貨分為二類：

1．V錐傳感器

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

2．V錐流量計(同類的差壓流量計還有孔板流量計、楔形流量計、彎管流量計、噴嘴流量計、文丘里流量計、阿牛巴流量計、威力巴流量計、畢托巴流量計、A+K平衡流量計，這些差壓流量計都可以配多參量變送器、多參數變送器、多參數流量變送器、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構。

　　分體型安裝由獨立的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、多參數變送器、多參數流量變送器、多變量變送器可以配套供應。

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

技術指標

　　▲高精度：±0.075%

　　▲高穩定性：優于0.1%fs/年

　　▲高靜壓：40mpa

　　▲連續工作5年不需調校

　　▲可忽略溫度、靜壓影響

　　▲抗高過壓

結構

V錐流量計是以一個同軸安裝在測量管內的尖圓錐體為節流件的新型差壓式流量測量裝置，它是一種基于文丘里管測量原理，并集經典文丘里管、環形孔板和耐磨孔板優點于一體的新型節流裝置。

由于V錐流量計采用特殊的結構形式，它具有以下特點：

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

2、精確度：±0.5%；重復性是0.1%；量程比達到15：1。

3、耐臟污、壓損小。

4、具有流動調整和對流體的混合作用。

5、安裝方便，是進行技術改造的理想的流量計；

6、免維護或維護工作量很小。

主要特點 (同類的差壓流量計還有孔板流量計、楔形流量計、彎管流量計、噴嘴流量計、文丘里流量計、阿牛巴流量計、威力巴流量計、畢托巴流量計、A+K平衡流量計，這些差壓流量計都可以配多參量變送器、多參數變送器、多參數流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）　　精度高：V錐型流量計的精度為測量值的±0.5％，貿易計量級為±0.3％（系統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錐型流量計將是最佳選擇。在過去十年內，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。

　　V錐流量計特有結構所形成的邊界層效應，使節流件關鍵部位不會磨損，因此可以保持幾何尺寸長期不變，因此能長期穩定工作而無須標定。

　　V錐流量計是純機械體，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）V錐流量計與其它差壓式流量儀表原理相同，也是一種節流式差壓流量計。塔形（V形錐）的出現，打破了沿襲近百年的結構模式，使得節流式差壓儀表產生了“質的飛躍”。塔形（V形錐）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”。該流量計采用了多孔取壓、環室取壓，一體化安裝等多項專利技術。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）。

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

　　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點，克服了以孔板為代表的傳統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。

節能效果

　　對于流量儀表來講，耗能的高低取決于流量計的永久壓力損失，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

　　多耗能11.395kW/h。如果按照目前工業平均電能費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，管道內徑：702.4mm,工作壓力（G）：12kPa，溫度：70℃，

　　當地大氣壓：98.39kPa，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錐的永久壓力損失大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現）可以挖掘，可

　　見V錐流量計的節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，使用節能的流量儀表不但為企業本身創造了利潤，也符合國家倡導的節能減

　　排的產業政策。

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

　　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，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、常規流體一體化式：是指介質溫度≤120℃的流體，適用管徑：DN50～DN3000。生產廠家根據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。

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

　　1、氣體

煤氣（焦爐煤氣、高爐煤氣、發生爐煤氣）

　　天然氣，包括含濕量5%以上的天然氣

　　各種碳氫化合物氣體，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 (同類的差壓流量計還有孔板流量計、楔形流量計、彎管流量計、噴嘴流量計、文丘里流量計、阿牛巴流量計、威力巴流量計、畢托巴流量計、A+K平衡流量計，這些差壓流量計都可以配多參量變送器、多參數變送器、多參數流量變送器、多變量變送器、差壓流量變送器）

UY型V錐流量計屬于高精度、高穩定性的新型差壓式流量儀表。和其他差壓式儀表一樣，也是基于流動連續性原理和伯努利方程來計算流體工況流量的。在同一密閉管道內，當壓力降低時，速度會增加，當介質接近錐體時，其壓力為P+，在介質通過錐體的節流區時，速度會增加，壓力會降低為P-， P+和P-都通過V錐形流量計的取壓口引到差壓變送器上，流速發生變化時，差壓值會隨之增大或減小。也就是說對于穩定流體，流量的大小與差壓平方根成正比。當流速相同時，錐體節流面積越大，則產生的差壓值也越大。