V錐流量計(jì)，又名；V型錐流量計(jì)；V形錐流量計(jì)；錐型流量計(jì)；錐形流量計(jì)；內(nèi)錐流量計(jì)；內(nèi)錐式流量計(jì)，一體化V錐流量計(jì)(V-cone flowmeter)是20世紀(jì)80年代開始研發(fā)的一種差壓流量計(jì)，它的開發(fā)成功是差壓式流量測量的質(zhì)的飛躍。它利用V錐體在流場中產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)，通過檢測上下游壓差來測量流量。與普通節(jié)流件相比，它改變了節(jié)流布局，從中心孔節(jié)流改為環(huán)狀節(jié)流。實(shí)踐使用證明，V錐流量計(jì)與其他流量儀表相比，具有長期精度高、穩(wěn)定性好，受安裝條件局限小、耐磨損、測量范圍寬、壓損小、適合贓污介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。而且V錐體本身作為流場的整流器而成為一種具有獨(dú)特性能的優(yōu)異的新型流量計(jì)。由V錐傳感器和差壓變送器組合而成的V錐流量計(jì)，可精確測量寬雷諾數(shù)(8×103≤Re≤5×107)范圍內(nèi)各種介質(zhì)的流量。
一體型V錐流量計(jì)
V錐流量計(jì)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)。
V錐流量計(jì)主要技術(shù)參數(shù)
·精度等級(jí)：0.5級(jí)(差壓流量變送器精度應(yīng)高于0.2級(jí)，含0.2級(jí)),(β：0.45～0.85，當(dāng)β<0.55，量 程比4∶1時(shí)，精度等級(jí)：≤0.30)
·重復(fù)性：0.1%
·工作壓力：0～40MPa(有多個(gè)壓力等級(jí)可供選擇)
·工作溫度：-40～850°C
·環(huán)境溫度：-40～65°C、
·安裝直管段要求：前0-3D直管道，后0-1D直管段
·量程比寬：通常為10∶1，選擇合適的參數(shù)可達(dá)到50∶1
·壓損?。和瑯拥?span lang="EN-US">β值，壓損是孔板1/3～1/5
·口徑從DN25～DN2000
V錐流量計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)：
1、精度高：V錐型流量計(jì)[2]的精度為測量值的±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）。
2、重復(fù)性好：V錐型流量計(jì)的重復(fù)性很好，為±0.1％。
3、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也可測量，但需對(duì)輸出信號(hào)根據(jù)曲線進(jìn)行修正。
4、直管段要求低：伯努力方程要求受測流體為理想流體，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(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)行了測試，測試結(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)測量精度有影響。
5、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期不變，因此能長期穩(wěn)定工作而無須標(biāo)定。
6、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)。
7、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。、壓損?。和瑯拥?/span>β值，壓損是孔板1/3～1/5；耐磨損：流線型錐形體節(jié)流后，在錐形體表面產(chǎn)生真空層效應(yīng)，使得錐形體不易磨損；不堵塞，不粘附：錐形徹底吹掃式設(shè)計(jì)避免了流體中的殘?jiān)?、凝結(jié)物或顆粒的滯留；長期穩(wěn)定性好：β值可長期不變，并保證長期精確測量；
8、信號(hào)穩(wěn)定："信號(hào)波動(dòng)"是孔板的1/10；
9、β值范圍寬：V錐流量傳感器獨(dú)特的幾何形狀允許有廣泛的β值范圍；
10、口徑范圍寬：DN25～DN2000；
11、可測高溫、高壓介質(zhì)：工作溫度最高850℃, 最大壓力40MPa；
12、可測臟污介質(zhì)(焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、原料油、渣油等)；
13、可測氣液兩相介質(zhì)(濕氣、冷凝水等)；
V錐流量計(jì)工作原理
（1）對(duì)流體的均速作用
流體在管道中流動(dòng)實(shí)際上是這樣一種狀態(tài)，當(dāng)流體流動(dòng)不受任何阻礙和干擾達(dá)到充公發(fā)展?fàn)顟B(tài)時(shí)，其速度分布為：越靠近管道中心流速越快，在中心處達(dá)到最快、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(shí)，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 塔型（形）流量計(jì)由于錐形體處在管道中心，它直接把流體從高速流動(dòng)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(dòng)它們混合一起流動(dòng)，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(dòng)。流體流速被均勻化所帶來的好處就是：測量信號(hào)真實(shí)反映了被測流體的實(shí)際值，并使得在低流速時(shí) 塔型（形）流量計(jì)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(duì)于傳統(tǒng)的差壓式儀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(dòng)遇到阻擋物時(shí)會(huì)產(chǎn)生“旋渦流”，這就是著名的“卡曼旋渦”現(xiàn)象，渦街流量計(jì)就是基于這個(gè)原理工作的。同樣道理象孔板、錐開體等節(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(huì)產(chǎn)生旋渦流。然面這個(gè)旋渦流對(duì)于渦街流量計(jì)來講是有用的信號(hào)對(duì)于差壓式儀表來講卻是有寄存器的干擾，見（圖4）。這個(gè)干擾在節(jié)流件下流（負(fù)壓端）會(huì)產(chǎn)生“信號(hào)跳動(dòng)“現(xiàn)象，它會(huì)嚴(yán)重干擾正常信號(hào)的測量。塔形的結(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(duì)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(hào)，特別是小流量時(shí)干擾甚至大于測量信號(hào)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(dòng)”，而錐形體負(fù)壓端產(chǎn)生的是“低幅度低頻率跳動(dòng)”。
（3）對(duì)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(dòng)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(dòng)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 塔型（形）流量計(jì)卻不同，由于它邊避節(jié)流的特殊結(jié)構(gòu)，使得流體在遇到V形節(jié)流件時(shí)，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(dòng)，該通道可以等效為一個(gè)管式整流器，經(jīng)過這個(gè)通道后，各種干擾流的變化為：不規(guī)范流動(dòng)——被迫在規(guī)定的通道流動(dòng)——變成規(guī)范流動(dòng)。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(dòng)畸變自動(dòng)進(jìn)行矯正整流，從而使達(dá)到測量區(qū)的流動(dòng)形成了規(guī)則的流動(dòng)。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)塔形與孔板是一樣的。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(shí)間在緩慢變大。而從 塔型（形）流量計(jì)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(shí)，會(huì)形成“邊界層效應(yīng)”，該效應(yīng)會(huì)使流體到達(dá)測量部位前，逐漸離開了節(jié)流邊緣一個(gè)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(duì)于孔板等傳統(tǒng)差壓儀表還會(huì)在前面堆積。那么流體在塔形流量計(jì)流動(dòng)時(shí)會(huì)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(shí)，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，它博士流體流動(dòng)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(shí)流速最快，從而對(duì)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(huì)產(chǎn)生臟污的積垢，更不存積垢死角。 塔型（形）流量計(jì)這一獨(dú)特的吹掃式設(shè)計(jì)，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(huì)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。（圖10）
（6）強(qiáng)大防堵功能的專利技術(shù)
上述介紹的塔形流量計(jì)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(shí)，常規(guī)的V 型（形）流量計(jì)有時(shí)也不能徹底解決，國內(nèi)外實(shí)際使用中，時(shí)有發(fā)生因堵塞取壓孔而導(dǎo)致測量失敗的事例。
為此飛龍公司經(jīng)過一年多的試驗(yàn)已于去年研制成功三項(xiàng)具有中國獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)產(chǎn)品：
具有可控加熱的 塔型（形）流量計(jì)；
具有噴涂特殊材料涂層的 塔型（形）流量計(jì)；
具有多孔取壓的 塔型（形）流量計(jì)；
專用于高爐、焦?fàn)t煤氣等特臟污流體流量的測量。加油極強(qiáng)的防堵功能，該產(chǎn)品目前在國內(nèi)國際都處于領(lǐng)先地位。已出口“南非MITTAL STEEL NEWSASTLE 2號(hào)焦?fàn)t”項(xiàng)目。
（7）在設(shè)計(jì)計(jì)算上比標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件準(zhǔn)確
對(duì)這個(gè)問題下面以計(jì)算孔板為例來說明。
在孔板計(jì)算中用戶必須把管道直徑“D”值提供給計(jì)算者，D參數(shù)是設(shè)計(jì)孔板的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，因此標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(gè)截面測出12個(gè)數(shù)據(jù)，然后取其平均值作為D值來計(jì)算孔板。然而這個(gè)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 塔型（形）流量計(jì)，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(bào)給設(shè)計(jì)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最大達(dá)十毫米之多，以這樣不準(zhǔn)確D值來計(jì)算節(jié)流件，其結(jié)果就是“假值真算”，再高級(jí)的計(jì)算軟件算出來結(jié)果也是不會(huì)準(zhǔn)確的。
塔型（形）流量計(jì)，是把測量管和連接法蘭整體焊接在一起的一個(gè)產(chǎn)品，雖然D值的要求也很嚴(yán)格，但是這個(gè)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。由于塔形流量可以把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(jì)算上的誤差。
（8）壓力損失小
塔型（形）流量計(jì)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，完全不同于孔板等傳統(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(duì)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優(yōu)越性。 |
