v錐氣體流量計

1、綜（zōng）述

錐形流量計是一種新型的可精（jīng）確測量各種雷諾數的高精度流量計，可滿（mǎn）足各種介質的應用（yòng）條件要求其操作原理同其它各種類型的差壓原理相同，都是基於密封管道中的能量守恒定理，錐形流量計由於具有****的設計結構，因而性（xìng）能更優。

錐形流量計是在管道中（zhōng）心處懸掛一錐形節流件（jiàn），錐形件阻礙（ài）介質（zhì）的流動，重塑流速曲線，在（zài）錐形性的下遊可立即形（xíng）成低壓區，管道上（shàng）遊的正壓同經節流件節流後的下遊的負壓之間有一差壓，將正、負壓用取壓口取出，正壓口位於管道的上遊，負壓口位於椎（zhuī）體的末（mò）端（duān），通過測量兩（liǎng）者（zhě）之間差（chà）壓，根據伯努利方程即可計算出管道中的（de）流量，椎體位（wèi）於管線中心，可對所測介質的流速曲線（xiàn）進行優化，因此測量精度高，對儀（yí）表上、下遊的（de）直管（guǎn）段要求低。

錐形流量計可測量各種工況（溫度和壓力）條件下的氣相、混合氣相、液相、多相液（yè）體、氣液兩相（濕氣、液相質量比≤5%）、粉末、高粘度、高流速、髒汙、含（hán）有固體懸浮顆粒的液相、溶液振（zhèn）動、電磁幹擾等介質（zhì）的流量。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態。工作溫度（dù）*高850℃，*大壓力42.0MPa。若用特殊結構材質，溫度壓力還可以更高。可測量*高雷諾數500萬，*低雷諾數（shù）8000甚至更低。產（chǎn）生滿刻度差壓信號從*低小於0.1千帕到*高幾十千帕。

法蘭取壓型錐形（xíng）流量計（VF），采用實心椎體截流體，並在管壁用法蘭取壓，配上（shàng）遠傳差壓（yā）變送器，可有效防止（zhǐ）取壓口的堵塞，適合於含有固（gù）體顆粒（lì）粉塵介質（zhì）、高（gāo）粘度液體及髒汙介質。

2、工作原理

錐形流量計是一（yī）種差壓型的流（liú）量儀（yí）表（biǎo）。以差壓（yā）原（yuán）理設計的流量儀表已經有了一百多年的應用曆史了，差（chà）壓型流（liú）量（liàng）計是基於（yú）密封管道中的能量轉換原（yuán）理，也就是說對於（yú）穩定流體，管道壓力與（yǔ）管道中的（de）介質流速（sù）的平方根成反比：速度增加壓力（lì）會下（xià）降，當（dāng）介（jiè）質接近椎體時，其壓力為P1，在介質通過椎體的節流區時，速度會增加壓力會降低（dī）為P2，如圖1所示，P1和P2都通過錐形流量（liàng）計的取壓口引到後（hòu）接差壓變送器上，流速發生變（biàn）化（huà）時，錐形流量計的兩個取壓口之間的差壓值會增大或（huò）縮小。當流速（sù）相同時，若（ruò）節流麵（miàn）積大，則產生的差壓值也大，β值等於錐體的節流麵積除以管道內徑（jìng）的截麵積（可（kě）換算成兩（liǎng）者之間的直徑比）。

錐體的外形是（shì）通過多年（nián）的連續試驗、評估和改進後得（dé）出的，是此類流量計的*佳（jiā）外形。能在不同的（de）工（gōng）況中使用。我們可以借助管道流速曲線來理解錐形流量計的性能。如果介質通過一個很長的管道，而且（qiě）在管道中沒有受到（dào）任何阻礙和幹擾，那它的流速分布將很均勻。靠近管壁的（de）流速幾乎為（wéi）零（líng），而管道中（zhōng）心的流速將達到*大。（如圖2）當（dāng）我們將錐體懸掛在管線中心時，錐體將直接（jiē）同流體的高速區接角（jiǎo），迫使高速區的流體同近管壁低速區的流體混合從而使流速均勻化，這樣測（cè）出流體的流速更加準確。

在現實工況中，流速是很難分布均勻的，很多情況都會（huì）造成流體分布的不均勻。管道上的任何變化都可能對流體造成影響：如（rú）彎頭、閥（fá）門、縮徑、擴徑（jìng）、泵、三通等等。而錐形流量計利用錐體對流速分布曲線（xiàn）進（jìn）行重新塑造（如圖3），經過（guò）錐體“整流”後（hòu）的流體分布趨於均勻，可保證儀表在惡劣的條件下（xià）獲得較高的（de）測量精度。這樣使得錐形流量計的應（yīng）用範圍更加寬闊。

上遊幹擾造成流速曲線不規格

1.精度，重複性

錐形流量計正壓孔取在錐體上遊的管壁上，取壓位置選在理（lǐ）想流（liú）體的（de）等（děng）速區域，符合伯努利定理，正壓信（xìn）號穩定；負壓孔位於錐體尾部中心，正好落在下遊壓力*小的（de）區域，由於錐體中（zhōng）心對稱的結構，使得錐尾中心區域流場（chǎng）呈現相對靜態，流體節流後在負壓區隻出（chū）現高頻低幅的小漩渦，使得負壓信號波動很小，輸（shū）出差壓信（xìn）號（hào）穩定，傳感器精度優於讀數的±0.5%，重複性為±0.1%，貿易計量型精度為±0.3%（圖4）。

2.量程比，壓損

錐形流量計正常情況下量程比為10:1，選擇合（hé）適的參數可以做到30:1。在（zài）同樣的β值下，錐（zhuī）形流量計永久壓力損失約為孔板的1/5～1/10，（圖（tú）5）可大大降低運行能耗。

3.安裝要求

由於錐形流量計可以改變流體流速曲線（xiàn），因此該流量（liàng）計對上、下遊直（zhí）管段的要求小。一（yī）般情況下（xià），對於管（guǎn）道式法（fǎ）蘭連接的，不需要直管段，而對於直接插（chā）入式的其要求（qiú）是：上遊直管段：0-3D；下遊直管段：0-1D（圖6）。

4.刻度差壓值

錐形流（liú）量計刻度（dù）差壓大，並可靈活選擇。如在電廠測風、鋼廠（chǎng）測煤氣等低流速場合，其（qí）刻（kè）度差（chà）壓是各種均速管、文（wén）丘裏（lǐ）、彎（wān）管的10～15倍，能真正保證測量的穩定和（hé）精度（dù）。

5.無滯留死區

錐形流量計（jì）另一大特點是自吹掃式結（jié）構設計，無滯留死區。介質流（liú）過錐體時（shí）會加速，不斷衝刷正壓取壓孔、錐體外壁、錐體附近管壁，而負壓取壓孔則被一小段不流動介質所隔離、髒（zāng）汙雜質進不去，因此錐形流量計可用於各種含（hán）雜質（zhì）、易結晶的髒汙介質（zhì），如焦爐煤氣、高爐煤氣等長期使用不宜堵。VF法蘭取壓式錐形（xíng）流量計則采用（yòng）密封錐（zhuī）體加雙法蘭取壓，可用於高粘度、含雜（zá）質、易結垢的特殊髒（zāng）汙介質，如渣油、原油、回（huí）煉油、水煤漿、苯、液態硫磺等，在測（cè）量精度、穩定性、直管段要求等方麵，均遠遠優於楔式流量計。

6.長期穩定性

錐形流量計獨特（tè）的（de）流線形錐體節流時具有“流（liú）線體邊（biān）界層效應”，使髒汙流體不會（huì）磨損節流緣，其β值（zhí）可保證長期不變，整個儀表無可動部件，因此無需重複標（biāo）定，具有（yǒu）長期穩定性。

7.尺寸

由於錐形流量計錐體****的設計，使（shǐ）得其β值範圍廣。標準β值範圍為：0.45、0.55、0.65、0.75、0.85。

8.混合器（qì）

由於錐形流量計的獨特結構，在很多情況下，它被作為混合器作使用。

9.結構形式

錐形流量計主要有八種結構形式：1.管道（dào）式、2.對夾式、3.法蘭取（qǔ）壓式、4.插入式、5.直接焊接式、6.保溫夾套式、7.防腐式、8.方管式。

1.應用參數

用戶（hù）需要提供正確的參數以供選型計算用。我單位的選（xuǎn）型軟件中有（yǒu）很多流體的典型數據可供用戶（hù）在（zài）選型計算時選用。

2.通用計算（suàn）公式

各參數（shù）的單位可在計算程序中靈（líng）活（huó）轉換成其它單位

3.液體計算公（gōng）式

4.可壓縮介質的（de）計算公式（氣體和蒸汽）

5.Y-氣體膨脹係數（shù）的簡化公式應用範圍

上述公式中，用於應操作溫度下（xià）的等熵（shāng）指數計算K2和K3，因此（cǐ）不（bú）需要對等熵指數的變化進（jìn）行修正，如果不（bú）行，也可以用上述Y膨脹係數對△P和P進行校正中的公式進行計算。

6.選型計算

每台錐形流量計在製造前都要根據（jù）工藝參數進行選型計算（suàn），確定錐體大小，從而確定了這台流（liú）量計的固有性能（néng）。口徑計算（suàn）確定了差壓值，測量範圍，測量精度（dù），壓力損失以及推薦的β值。

7.校（xiào）驗

每台錐形流量計在出廠（chǎng）前都應進行標定。如（rú）果不能進行實際標定（dìng），也必須進行模擬標定，我單位多年來收集的測試數（shù）據可精確估算出儀表的Cf值。

8.部件材質

錐形流量計用（yòng）的所有部件材質都是經過嚴格（gé）篩選的合格產品，保證流量計的長時間連續工作。

9.三閥組

錐形流（liú）量計與差壓（yā）變送器（qì）之間應（yīng）安裝三閥組（zǔ）。用（yòng）於變送器（qì）在線調校。

10.差壓變送器、流量計算機

我單位可成套提供差壓變送器和流量計算儀，組成流（liú）量測量係統。還可以提供溫度變送器和壓力變送器用於測（cè）量流體質量流量。

1.安全要求

任何人在安（ān）裝（zhuāng）、檢查或維（wéi）護（hù）錐形流量計時都應對管道的（de）結（jié）構及係（xì）統地（dì）壓力必須有清晰正確（què）的認識。起吊儀表時應該小心，若起吊、下落不正確（què）可能損傷儀表。

在調校儀表時，必須使用合（hé）適（shì）且正（zhèng）確的工具。

在調整及折裝儀表（biǎo）時，應確保管道（dào）的壓力已經（jīng）完全卸掉-千萬不可帶（dài）壓拆卸儀表。

開車前必須檢（jiǎn）查所有的連接是否牢固，必須與流（liú）量計保持一定的距離，避免事故發生（shēng）。

2.開箱、檢驗（yàn）

流量計到貨後應進（jìn）行開箱檢查，防止流量計或配件在運輸過程中被損壞。若碰到隨機文件或流量計有問題，請同代理商聯係。

3.流量計安裝定位

每（měi）台錐形流量計的側麵貼有方向標簽標明流體的流向，安裝時應特別注意。對大多數口（kǒu）徑而（ér）言，兩個取壓口之間的距離為2.12，高壓口位於上（shàng）遊，低壓口位於下遊，請參考圖8，安裝時請注意（yì）方向及高、低壓取壓口的位（wèi）置。

4.配（pèi）管要求

安裝時建議上遊直管段為0-3D，下遊直管段為0-1D，D代表所安（ān）裝管道的公稱直徑。由於（yú）錐形流量計的整流（liú）作用（yòng），當流量計鄰近1個90°彎管或（huò）鄰近不在同一平麵的2個90°彎管時，流量（liàng）計的精度不受（shòu）影（yǐng）響。錐形流量計還可安裝在比（bǐ）它本身稍微（wēi）大一些（xiē）的管道上。在這類管線上安裝時，請向代理谘詢。

5.取壓口的方向

對於水平管道上安裝的錐形流量計，取壓口位於（yú）管線（xiàn）的側上（shàng）方，即位於時鍾3點或9點的位置。如果安裝在豎直管線上，則對取位口（kǒu）的方位不（bú）作要求。

（1）介質（zhì）為潔淨液體時（shí）

（2）介質為幹燥潔淨氣體時

（3）介質為蒸氣體時（shí）

6.引壓管

盡可能安裝好引壓（yā）管，當沒有介質流通時（shí），不會產生差壓信號。詳情請參考有關安裝使用手冊。

注意：若被測介質為氣體或蒸汽，可能介質會在（zài）引壓管中凝結，請注意以下（xià）兩點：

1.引壓管（guǎn）線應水平走一段距離（lí）以保證豎直管線同儀表之間有足夠的（de）距離，確（què）保垂直管（guǎn）線（xiàn）內沒有蒸汽（qì）。

2.對於一些流量計需垂直安裝的場（chǎng）所（suǒ），在引（yǐn）壓管線的安裝方麵尤其需要（yào）注意。

7.三閥組

請參考三閥組的安裝、使（shǐ）用及維護手冊。

8.差壓變送（sòng）器

請參閱不同廠家的差壓變送器上的具體安裝、使用及維護手冊。

9.溫度和（hé）壓力傳感器

請（qǐng）參閱（yuè）不同廠家的具體安裝、使（shǐ）用及維護手冊。

10.安裝（zhuāng）檢（jiǎn）查要點

（1）差壓變送器的滿量（liàng）程是否正確。

（2）差壓變（biàn）送（sòng）器零點是否已經調整。

（3）差（chà）壓變送器和流量計算儀的設置是否正確。

（4）引壓管是否吹掃（sǎo）了。

（5）引壓管是否有泄漏。

（6）閥組是否關閉。

（7）錐形流量計的（de）高壓端是否在低（dī）壓端的前麵。