v锥流量计

原理

　　V-Cone流量计的几何形状见图,它是通过在管线中心悬挂一个锥形体来节流.由于在管道中,理想流场的流速分布为：在管壁处流速接近零,愈靠近管线中心流速愈大,在管线中心流速(因为管壁摩擦力减小了流过管壁的流体速度)当流体流过V-Cone流量计时,锥体直接和流体高速中心部分相互作用,迫使高速的中心与接近管壁的低速流体均匀化,从而产生正确的差压.流体的流量与其流经V型锥前后所产生的差压的平方根成线形关系.这便是基于封闭管道中能量相互转换的伯努利定理,这在低流速测量时更为有用.而其它中心开孔的差压流量计(如孔板)由于没有这种作用,从而不能测量过低流速(雷诺数过小)的流体.由于实际情况下很难达到理论环境要求,从而使一般的差压式流量计难以精确测量,而V-Cone克服了这个缺点,实践表明,在极恶劣的安装条件下,形锥体也能保证测量V精度.

设计特点

　　虽然v锥流量计的流量测量公式与其它差压式仪表相似,但几何结构全然不同,这种几何上的安排导致产生了许多传统差压流量计所没有的优点.在很长的管道中如果其中没有阻挡物和任何干扰,其流体被称为充分发展流.如果在管道的截面上取一条直径上的线,在线上每一点处的流速都是不同的.贴着管壁处的流体,因摩擦力的阻碍,速度几乎为零,而中心处的流速.如果有一个V锥体悬挂在管道中心,它迫使中心处的流速越来越慢,管璧附近的流速逐渐加快,从而达到使流速"匀化"的效果.其它差压式流量计的中心处是空的,不能使流速"匀化".这是v锥流量计的优点之一,使得在低流速时仍能产生足够的差压,随着流速的降低,这种作用更加显着.而传统的差压仪表此时可能早已不能测量了.

　　传统差压流量计有"信号跳跃"(signalbounce)现象.这意味着即使流动是稳定的,信号脉动也依然存在.因为流体在管道中流动,会在节流的下游形成漩涡,对于差压流量计而言,节流件下游的漩涡在锥体的下游产生的是高频低幅并成对称分布的小漩涡,而孔板产生的则是低频高幅的大漩涡.假设V型锥和孔板在某一工况下均产生1kPa的差压,那么在孔板下游涡流的高幅波动中可能会产生0.5kPa的干扰信号.换句话说,此时孔板有效信号可能有50[%]淹没在噪音信号中,而V型锥的下游干扰信号可能仅有O.1kPa,这表明v锥流量计的信号噪音非常低,它在低流量,低差压的情况下,仍能保持较高的测量精度和稳定性,特别适合于低密度,低流速的气体测量。

主要参数

　　测量介质 ：液体、气体、蒸汽

　　公称通经 ：DN25mm～DN2000mm

　　公称压力 ：≤16MPa; ≤42.0MPa

　　工作温度 ：-40℃～600℃

　　环境温度 ：-40℃～60℃

　　相对湿度 ：5[%]～90[%]

　　流量计精确度：±0.5[%]、±1.0[%]、±1.5[%]

　　重复性 ：0.15[%]、0.33[%]、0.5[%]

　　范围度（量程比）：10：1

　　适用雷诺数：8000～1×107

应用特点

　　(1)v锥流量计的自清洁功能流体在管道中流动,因管壁的磨擦,流体在管壁处的流速最慢,流体中的脏污颗粒容易沉积在管壁上.当流体接近V型锥时,管道中央流速变慢,管壁附近流速逐渐加快,绕过V型锥,再加上没有积垢死角,杂质不会在锥体附近沉积,这一吹扫式设计决定了它在焦炉煤气(Coke-ovenGas),细矿物油(Naphtha),铵基水合物(Ammoniumhydrate)以及焦油(Tar)测量中,杂质不易粘在V型锥附近.

　　(2)耐磨损,长期稳定性好由于v锥流量计的节流缘是钝角,流动时形成边界层,使流体离开了节流缘.边界层效应使肮脏流体不能磨损节流缘,其β值长期不变.因此无需重复标定,具有长期的稳定性.

　　(3)相对压损小由于没有锐利的缘口,v锥流量计引起的压力损失是恒定的,且远比孔板的压损小.因为v锥流量计背压稳定,正常流量情况下2～3kPa的差压就足够了,而孔板则需要16kPa以上.V型锥推荐的差压为4～10kPa.

　　(4)无苛刻的直管路要求传统差压仪表的特性基于理想的流动状态;而实际上这种状况在真实应用中根本不存在.任何管道布置上的变化,如弯头,阀门,缩径,扩径,泵等都会破坏充分发展流.一般流量仪表很难在扰动的流动中取得正确测量值,v锥流量计克服了这些缺点,即使在极恶劣的安装条件下(如紧邻锥体上游有两个在不同平面上的弯头)V型锥体也能使速度分布变得平坦和对称,从而确保了测量精度

　　(5)适合湿气的测量其它类型差压流量计在测量气中带液(不超过10[%])的介质时,由于液相在负压区产生大的抖动,引起负压波动很大;而v锥流量计则不然,液相会沿着V型锥的管壁流动,不会在节流组件的下游产生大的抖动,从而保证气液两相介质的测量精度

应用场合

　　饱和蒸汽流量测量

　　天然气、高炉煤气、焦炉煤气、氢气、氮气、碳氢化合物、单组分气体、多组分气体、空气等各种气体流量测量

　　检测烟道气等排气流量

　　检测水、液化石油气、成品油、原油料、甲醇、乙二醇、甲苯、氨水、双氧水、各种水溶液等流量

　　在各种淤浆管路上应用

　　脏污介质的场合

　　直管段不足的场合

　　对精度要求较高的场合

　　多相流体测量

　　湿气体流量测量

安装注意事项

　　可水平、垂直或倾斜安装，应保证管内充满液体。

　　节流装置前，后直管段应是直的，无肉眼可见弯曲，同时应是“圆的”，内壁应洁净，无凹坑与沉淀物。

　　引压管路安装应符合标准规定的规范。