V锥型流量计

一、仪表简介：

V锥型流量计是一种新型的差压式流量计,它的开发成功是差压式流量测量的质的飞跃。它利用V锥体在流场中产生的节流效应，通过检测上下游压差来测量流量。与普通节流件相比，它改变了节流布局，从中心孔节流改为环状节流。实践使用证明，流量计与其他流量仪表相比，具有长期精度高、稳定性好，受安装条件局限小、耐磨损、测量范围宽、压损小、适合赃污介质等优点。

而且V锥体本身作为流场的整流器而成为一种具有独特性能的优异的新型流量计。由V锥传感器和差压变送器、智能流量积算仪组合而成的V锥型流量计，可精确测量宽雷诺数(8×103≤Re≤5×107)范围内各种介质的流量。现在V型锥实现标准化，然而却是流量测量界研究的热点。相信不久的将来随着深入的研究，理论及实验数据的完善，它将和标准孔板，标准喷嘴、经典文丘里流量计一样成为标准节流装置中的一员。

二、工作原理：

V锥型流量计包括一个在测量管中同轴安装的尖圆锥体和相应的取压口，该测量管是经过精密加工的，在尖圆锥体的两端产生差压，该差压的高压（正压）是在上游流体收缩前管壁口处测量的静压力，而低压（负压）则取自圆锥体朝向下流端面锥体中心轴线孔处压力。

该圆锥体的*朝向来流，圆锥体与其尾面之间是一个尖锐的锐角，此交合面的边缘使流体在进入下游低压区之前有一个平滑的过度区。

由于流体不是被迫收缩到管道中心轴线附近，并且不是一个阻挡物，令流体改变流动方向，而是利用这种结构新颖的V锥式节流装置实现了对流体的逐渐朝向管内边 壁的收缩，使V形锥流量计具有一系列独特的优点。其低压侧产生高频低幅的小涡流，因而差压变送器被测的差压是低噪声信号，可使差压变送器测得很高的分辨 率，从而使V锥获得很宽的量程比和很好的重复性。

流量传感器产生的差压值的平方根与流量成正比关系：

Qv=（c.ε）/（1－β4 ）0.5.（π/4）.d2.0.5

其中：Qv：流体体积流量

C： 流出系数；

ε：流体可膨胀系数；

β：节流比；

d：节流件直径；

ΔΡ：差压值；

ρ1：流体工况密度。

三、应用、条件及维护：

介 质：煤气、天然气（包括含湿度5%以下）、各种碳氢化合物（包括含湿的HC气体）、各种稀有气体（氢、氦、氩、氧、氮等）、湿的氯化物气体、空气（包括含水、含SiO2粒子以及含其他悬浮物的空气）、烟道气、饱和蒸汽（含汽、水两相流）、过热蒸汽、水等。

条 件：从深冷到超临界状态，zui高温度达700℃，zui大压力40Mpa。

计 算：每一个锥形都根据流体的性质、压力和温度用专门的软件进行计算。用户可根据自己的应用条件（所测介质的组份、温度、压力、管径、zui大流量、常用流量、zui小流量、准许zui大压力损失）选择β值。

维 护：锥形流量计免维护，不需要定期维护和检定。

四、独特优势：

1、准确度可达到可以达到0．5％。

2、量程比典型值为15：l，至少可有10：1的量程比，远优于孔板、喷嘴等传统流量计。

3、重复性优于±0．1％。

4、安装时所要求直管段很短，上游要求0至3D，下游要求0至1D；不需要在V锥的上游安装流动调整器。大大的节约了固定工况下的费用和安装空间。

5.流量计结构设计是流体扫过型结构，不可能截留流体中任何夹带的气、液或固相污物，非常适用于对脏污流体的流量测量，如焦炉煤气、湿气体等。

6.特殊设计的内锥体可以减弱被测压力(差压)场中脉动(振荡)的幅值，从而减小差压信号中的噪声。可测量更小流量，使量程比拓宽。

7、无可动部件，可靠性高，，不易产生卡死。

8、当流体流经具有特殊廓形的内锥体时，会在其周边形成边界层并疏导流体离开锥体尾部的边缘，从而减少它被磨损的可能性，从而保证其性能的稳定。

9、压损小，能量损失小，耐脏污。适用于低静压流体流量测量的使用场合，如烟道气。

10、安装方便，是进行技术改造的理想流量计。

11、免维护或维护的工作量很小，具有流动调整和对流体的混合作用。

五、性能指标：

1、公称通经：50mm≤DN≤1800 mm；

2、公称压力：PN≤40Mpa；

3、雷诺数范围：8×103≤Red≤107；

4、精度等级：0.5级，1.0级；

5、重复性：≤0.1％；

6、前直管段：1～3D，后直管段：3～5D；

7、压损小：仅为孔板的1/2～1/3；

8、锥体后缘产生旋涡小，负压侧输出稳定，波动小稳定性好；

9、量程比宽：流量范围可达： 1：15。

法兰型：

1、连接方式：法兰（平焊和对焊）；

2、口径：DN15～DN2000；

3、取压方式：承插焊,法兰,螺纹；

4、压力：0～40MPa；

5、温度：-40～850℃；

6、材质：304不锈钢、316L不锈钢、20#碳钢（详见选型表）；

7、应用：液体,气体,蒸汽；

8、适用介质：广泛地应用于市政、电力、化工、石油化工、冶金、食品加工等行业中流量测量，几乎适用于所有气体、液体介质。

直接焊接型 ：

1、连接方式：直接焊接到工艺管线；

2、口径：DN15～DN2000；

3、取压方式：承插焊,法兰,螺纹；

4、压力：0～40MPa；

5、温度：-40～850℃；

6、材质：304不锈钢、316L不锈钢、20#碳钢；

7、应用：输油管,输气管,蒸汽管网,高压工艺管线。

六、技术优势及缺陷：

由于V锥体的独特廓形以及它在管道中心轴线的位置使V锥节流装置具有渐缩渐扩的边壁收缩、低的信号背景噪声、最小的磨损(自保护)、流动调整(自整流)、自清扫、自混合等独特功能和有效地与流体速度分布的高速中心区相互作用，使它能以一种独特的方式测量流体的流量，其综合效果是使它具有优良的技术特性。

由于V锥的结构特点，它本身也存在难以避免的缺陷：

1、要求V锥具有优于0．5％的精确度时，对每一台流量计都要求在尽可能接近使用条件的校准装置上对它进行实流校准，即标定它的流出系数C。

2、V锥尚未达到标准化的程度。

3、由于结构原因，无法用一台V锥适应双向流的流量测量要求。

4、对于低雷诺数(Re<8000)的情况，无法保证线性度和重复性的要求。

5、因为需要前端引压，体积庞大，初装费较高，限制了V锥的市场应用前景。

七、V锥传感器和差压变送器组成的V锥型流量计：

依照用户要求不同，利用V锥传感器和差压变送器组成流量检测仪表供货分为二类：

1、V锥传感器只提供差压信号的检测部分（V锥体及测量管道），不提供差压变送器、三阀组和流量显示部分，输出信号为差压。由用户自己进行配套。

2、流量计由V锥传感器和差压变送器组成。有分体型安装和一体型安装两种结构。

分体型安装由独立的V锥传感器和差压变送器组成。V锥传感器和差压变送器之间的引压管连接由用户自己完成。而差压变送器可以配套供应。

3、一体型安装是产品出厂时己将差压变送器、三阀组与V锥传感器连接成一体，用户购买一体型V锥后，使用时不需再连接引压管。若需配接相应的流量积算器、压力变送器和温度变送器可以配套供应。

八、功能分析：

1、节流功能一形成流体独特的逐渐的局部收缩，压损较小。

锥形节流元件一一锥体，使流体轴对称地朝向管内壁，逐渐收缩，即形成逐渐的环状收缩．在流通面积收缩的同时流体也被逐渐加速。由于尖圆锥体在管道中心轴线上。使它能更有效地作用于速度分布的高速中心区，而沿锥体外廓与管内壁之间的环隙是无阻挡的。因此它的节流作用要比孔板小些，流通能力要比孔板大些。流出系数C的典型值：锥形流量计为O．80，孔板为O．60。

由于实现了逐渐收缩、逐渐扩散的边壁节流方式，在相同的流量下，差压值约为孔板差压值的二分之一．由于差压小，*压力损失自然小。在合理设计时，*压损约为孔板流量计*压损的四分之一(或更小)，所以能耗小。

如按照己知的各种节流式差压流量计的压损公式进行核算。发现v锥的压损比孔板的压损低，比喷嘴的压损略高。在相同的流量下，锥形流量计的*压损值小于孔板*压损值的二分之一。另外，还应该从背景噪声方面来理解锥形流量计的压损较小：在锥体的下游会形成一个高速，高紊流和含有小旋涡的低压区。这些小旋涡在取压孔处会形成高频低幅的压力脉动信号，此低幅的压力脉动信号会形成差压输出信号中的低噪声的背景噪声。由于差压输出信号中的背景噪声很小，较低的差压值也能有效地被检测出来。而孔板流量计取压孔处形成低频高幅的压力信号，不容易测量。所以，相对于孔板流量计来说，在设计v锥时，设计者可以选用较低的差压上限值。由于差压值小，*压损值自然小。所以与孔板相比，耗能费会小得多。

2、锥体具有自动整流功能

V形尖圆锥体对流体的速度分布有自动调整作用。在一个无阻流件的管道中，速度分布呈中凸形状。上游的管件会影响速度分布并使速度分布发生畸变．V形锥体的廓形使流体的流动分散，从而使速度分布更平坦．孔板属中心收缩型、突然收缩，突然扩散式节流件，它只能进一步加强速度分布的中凸形状。而锥体属边壁收缩型，渐缩渐扩式节流件，它能减弱速度分布的中凸形状。实质上，V形尖圆锥体的作用如同它自身是一个流动调整器。它的相当强的流动调整功能已为lO多年来大量实验测试所证实，更为的按美石油学会、石油测量标准手册(API MPMS 5.7)要求所进行的标准化公开测试所证实。

3、自保护功能

锥体的廓形确保没有流体直接突然冲击它的下游边缘。流体是沿着锥形节流元件的外形轮廓逐渐向管道内壁收缩。流体流动的边界层自动保护了决定等效直径比B值的关键尺寸dv，使磨损减小，这样可确保流量计的可靠性、可减少维护工作量并延长其检定周期。孔板流量计中的流体是直接冲击孔板，因而孔板的尺寸精度不容易保持稳定。

4、降噪功能

锥体的独特廓形具有抑制差压信号中噪声的功能。锥体的独特结构(在v形尖圆锥体与其下游尾随的锥面之间是一个小锐角)使得流体在进入下游的低压区前有一个平滑的过渡区。在锥体的下游会形成一个高速，高紊流和含有小旋涡的低压区。这些小旋涡在取压孔处会形成高频低幅的压力脉动信号，此低幅的压力脉动信号会形成差压输出信号中的低噪声的背景噪声，。而其它节流式差压流量计(如孔板)，在节流件的上，下游都有相当大的旋涡，因此这些大旋涡在其取压孔处会形成低频高幅的压力脉动信号，此高幅的压力脉动信号会形成差压输出信号中的高噪声的背景噪声。由亍锥体具有降噪功能，其差压输出信号中的背景噪声很小，所以锥形流量计可以测出小差压，可有效地测量小流量，从而使量程比拓宽。由于差压输出信号中的背景噪声很小，所以设计锥形流量计时，容许选用低的差压上限值。由于差压小，压损自然小，所以能耗小。

5、自清扫功能

流体流动路径中无死角。只要连续使用它，在其内部不可能有积液／气／固体颗粒物。流体中所夹带的液滴、气泡和固体颗粒物都会统统地被自动清扫到管道下游。而孔板流量计在孔板前端就容易产生死角和沉积。

6、自混合功能

锥体具有混合器的功能。当非均相的流体流经锥体时，非均相流体会自行混合而变成均相流体，并由V锥进行有效的流量测量。而孔板通过变化流通面积，仅仅是把流体加速，没有混合作用．由于锥体的独特廓形以及它在管道中心轴线的位置使v形内锥节流装置具有渐缩渐扩的边壁收缩、低的信号背景噪声、zui小的磨损(自保护)、流动调整(自整流)、自清扫、自混合等独特功能和有效地与流体速度分布的高速中心区相互作用．这使它能以一种独特的方式测量流体的流量，具有优良的技术特性。

九、使用注意事项：

1、开箱检查及型号规格的确认：

出场时是经过充分检查后才投放市场，用户在收到货后请及时进行型号及规格的确认，并检查外观是否有损伤，型号及规格刻印在流量计外侧的铭牌上，同时应确认收到货物与包装箱内装箱单上所列的零部件是否齐全。

2、运输及保管：

为了防止运输及搬运途中损伤仪表，在工作现场安装之前，请保持本产品出场时的包装状态。

在需要长时间储存时，请注意一下几点：

a、存放在不受冲击及震动的地方。

b、避免受到风吹雨淋，存放环境必须放在常温常湿（25℃；65％RH左右）

c、尽量保持在本产品出厂时的包装状态下进行存放。

d、使用过的产品保存时，请务必将仪表内的残留物清洗干净。

十、安装场所：

即使在比较恶劣的条件下也能正常工作，但为了长期安全稳定的使用，在安装时请注意一下几点：

1、安装场所冲击与震动

出厂设计上是可以承受一定的冲击与震动。但也应当尽量安装在无震动或震动小的地方。

2、安装场所环境温度条件

请尽量避免将流量计安装在环境温度变化大的场所，如果安装位置直接受到热辐射或暴露在日嗮雨淋中，应采取防水、隔热辐射和通风措施。

3、安装场所环境空气条件

应尽量避免在腐蚀性环境中，如果使用在腐蚀环境中，应有良好的通风并注意避免腐蚀性气体或液体浸入仪表中。

十一、安装要求：

导压管用于传输过程压力给变送器，如果导压管内的液体中含有气体或管内的气体中有残留物，就不能正确的进行压力传递，测量就会产生误差，因此，配装导压管时应注意一下几点：

导压管上引压阀的安装角度：

过程流体是气体及蒸汽时，引压阀的安装位置应在工艺配管上方，过程流体是液体时引压阀的安装位置应在工艺配管下方。

1、过程流体是气体，变送器位置应高于引压阀，过程流体时液体及蒸汽时，变送器位置应低于引压阀。

2、高低压侧的导压管不能产生温差。

3、测量蒸汽时应用冷凝器。

十二、选型表：

十三、订货须知：

订货时请详细提供以下数据： 

1、被测介质名称。 

2、最大、常用、最小流量（m³/h）。

3、工作压力（MPa）、工作温度（℃） 、最高压力（MPa）、最高温度（℃）。

4、介质密度、粘度。 

5、管道材质、内径、外径。 

6、现场管道敷设情况和局部阻力件形式。

7、您需要我公司的显示仪表配套时，请参阅相应的说明书，选用合适的型号或由我公司技术人员根据您提供的资料替您设计选型。

8、如有特殊要示，请与我公司销售部联系，确认选型的准确性。

售后服务：

1、从合同签订之日起，公司对所提供的产品提供免费保养及维护服务,承诺终生维修服务。

2、公司将定期与客户交流，了解产品的使用情况，并解决客户使用过程中产生的问题。

3、保修期内出现人为的损坏，我公司负责进行维修，并收取由此产生的维修费用；

4、产品出现质量问题或对产品不满意，用户可以无条件的选择退换货，公司不收取任何的手续费，出现质量问题，承担来回的运费。