V錐流量計的原理及應(yīng)用

V錐流量計的原理及應(yīng)用
        V錐流量計是一種差壓式流量計，與其它差壓流量計一樣，都是基于密閉管道中能量相互轉(zhuǎn)化的伯努利定律。
        主要特點介紹
        1、性能特點
         V錐流量計通過懸掛在管線中心的一個V型錐體來節(jié)流，這樣迫使流體以管線的中心線為中心，圍繞著錐體流過，這種幾何形狀與傳統(tǒng)節(jié)流組件相比具有許多優(yōu)點，如流場整直器的特殊設(shè)計構(gòu)造[4]。它顯著改善了傳統(tǒng)差壓流量計的使用局限。
        2、設(shè)計特點
        雖然V錐流量計的流量測量公式與其它差壓式儀表相似，但幾何結(jié)構(gòu)全然不同，這種幾何上的安排導(dǎo)致產(chǎn)生了許多傳統(tǒng)差壓流量計所沒有的優(yōu)點。在很長的管道中如果其中沒有阻擋物和任何干擾，其流體被稱為充分發(fā)展流。如果在管道的截面上取一條直徑上的線，在線上每一點處的流速都是不同的。貼著管壁處的流體，因摩擦力的阻礙，速度幾乎為零，而中心處的流速zui大.. [5]。如果有一個V錐體懸掛在管道中心，它迫使中心處的流速越來越慢，管璧附近的流速逐漸加快，從而達(dá)到使流速“勻化"的效果。其它差壓式流量計的中心處是空的，不能使流速“勻化"。這是V-Cone流量計的zui大優(yōu)點之一，使得在低流速時仍能產(chǎn)生足夠的差壓，隨著流速的降低，這種作用更加顯著。而傳統(tǒng)的差壓儀表此時可能早已不能測量了。
        傳統(tǒng)差壓流量計有“信號跳躍"（signal bounce）現(xiàn)象。這意味著即使流動是穩(wěn)定的，信號脈動也依然存在。因為體在管道中流動，會在節(jié)流的下游形成漩渦，對于差壓流量計而言，節(jié)流件下游的漩渦在錐體的下游產(chǎn)生的是高頻低幅并成對稱分布的小漩渦，而孔板產(chǎn)生的則是低頻高幅的大漩渦。假設(shè)V型錐和孔板在某一工況下均產(chǎn)生1kPa的差壓，那么在孔板下游渦流的高幅波動中可能會產(chǎn)生0.5kPa的干擾信號。換句話說，此時孔板有效信號可能有50%淹沒在噪音信號中，而V型錐的下游干擾信號可能僅有O.1kPa，這表明V錐流量計的信號噪音非常低，它在低流量、低差壓的情況下，仍能保持較高的測量精度和穩(wěn)定性，特別適合于低密度、低流速的氣體測量。.. 
        3、具體應(yīng)用介紹
         應(yīng)用范圍
         V錐流量計可測量液體、氣體和蒸汽。流體的條件可以從深低溫到超臨界狀態(tài)，工作溫度zui高達(dá)700℃，zui大壓力可到40MPa，若采用特殊材料圍繞，溫度、壓力還可更高。可測量zui高雷諾數(shù)為500萬，zui低雷諾數(shù)為8000甚至更低。產(chǎn)生的滿刻度差壓信號，從zui低小于0.1kPa到zui高幾十kPa。適合應(yīng)用于下列場合.. [6]:
        （1）中小管徑氣體；
        （2）臟污介質(zhì)；
        （3）直管段不足的場合；
        （4）對精度要求較高的場合。
        應(yīng)用特性
       （1）V錐流量計的自清潔功能
        流體在管道中流動，因管壁的磨擦，流體在管壁處的流速zui慢，流體中的臟污顆粒容易沉積在管壁上。當(dāng)流體接近V型錐時，管道中央流速變慢、管壁附近流速逐漸加快，zui后繞過V型錐，再加上沒有積垢死角，雜質(zhì)不會在錐體附近沉積，這一吹掃式設(shè)計決定了它在焦?fàn)t煤氣（CokeovenGas) 、細(xì)礦物油(Naphtha)、銨基水合物( Ammoniumhydrate）以及焦油（Tar）測量中，雜質(zhì)不易粘在V型錐附近。

        （2）耐磨損，長期穩(wěn)定性好
         由于V錐流量計的節(jié)流緣是鈍角，流動時形成邊界層，使流體離開了節(jié)流緣。邊界層效應(yīng)使骯臟流體不能磨損節(jié)流緣，其β值長期不變。因此無需重復(fù)標(biāo)定，具有長期的穩(wěn)定性[7]。

        （3）相對壓損小
         由于沒有銳利的緣口，V錐流量計引起的壓力損失是恒定的，且遠(yuǎn)比孔板的壓損小。因為V錐流量計背壓穩(wěn)定，正常流量情況下2～3kPa的差壓就足夠了，而孔板則需要16kPa以上。V型錐推薦的zui大差壓為4～10kPa。

        （4）無苛刻的直管路要求
         傳統(tǒng)差壓儀表的特性基于理想的流動狀態(tài)；而實際上這種狀況在真實應(yīng)用中根本不存在。任何管道布置上的變化，如彎頭、閥門、縮徑、擴徑、泵等都會破壞充分發(fā)展流[8]。一般流量儀表很難在擾動的流動中取得正確測量值，V錐流量計克服了這些缺點，即使在極惡劣的安裝條件下（如緊鄰錐體上游有兩個在不同平面上的彎頭）V型錐體也能使速度分布變得平坦和對稱，從而確保了測量精度。

        （5）適合濕氣的測量
         其它類型差壓流量計在測量氣中帶液（不超過10%）的介質(zhì)時，由于液相在負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生大的抖動，引起負(fù)壓波動很大；而V錐流量計則不然，液相會沿著V型錐的管壁流動，不會在節(jié)流組件的下游產(chǎn)生大的抖動，從而保證氣液兩相介質(zhì)的測量精度。