V錐流量計

    V錐流量計是在管道中心處懸掛一錐形節流件，錐形件阻礙介質的流動，重塑流速曲線，在錐形性的下游可立即形成低壓區，管道上游的正壓同經節流件節流后的下游的負壓之間有一差壓，將正、負壓用取壓口取出，正壓口位于管道的上游，負壓口位于錐體的末端，通過測量兩者之間差壓，根據伯努力方程即可計算出管道中的流量，錐體位于管線中心，可對所測介質的流速曲線進行優化,因此測量精度高，對儀表上、下游的直管段要求低。
    V錐流量計又稱內錐流量計、V錐、錐形流量計，是一種新型差壓流量計，和其它類型的差壓流量計的基本原理相同，都是基于密封管道中的能量守恒原理，XT-LVZ系列V錐流量計的獨特設計，擴大了流量測量范圍，并避免了傳統差壓流量計的一些局限性，工作性能更優。XT-LVZ系列V錐流量計是在管道中心懸掛一個錐形截流件，錐形件阻礙介質流動，重塑流速曲線，測量介質包括水、蒸汽、空氣、天然氣、氮氣、焦爐煤氣和有機氣體等。介質條件可從深低溫到超臨界狀態。工作溫度*高450℃，*大壓力25Mpa，可測量*高雷諾數為5*106，*低雷諾數為8*103甚至更低。產生滿刻度差壓信號從*低小于0.1 千帕到*高幾十千帕。可測量各種工況(溫度和壓力)條件下的氣相、混合氣相、液相、多相液體、氣液兩相(濕氣、液相質量比≤5%)、粉末、高粘度、高流速、臟污、含有固體懸浮顆粒的液相、溶液振動、電磁干擾等介質的流量。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態。工作溫度*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，*底雷諾數8000甚至更低。產生滿刻度差壓信號從*低小于0.1千帕到*高幾十千帕。

    法蘭取壓型V錐流量計(VF)，采用實心錐體截流體，并在管壁用法蘭取壓，配上遠傳差壓變送器，可有效防止取壓口的堵塞，適合于含有固體顆粒粉塵介質、高粘度液體及臟污介質。

特點：
流量計精度：±0.5％、±1.0％、±1.5％系統精度須參照應用條件及二次表的精度。
重復性好：優于±0.1%
量程比寬：正常情況下為10：1，若有必要也可加大。
直管段要求低：流量計前0~3D 直管段、后0~1D 直管段即可保證測量精度。實驗證明，V錐流量計可以接近單彎管或不同平面的雙彎管而對精度影響很小。
長期穩定性好：錐體的外形設計保證流體在流經錐體時是一種漸變的過程，無突變，β值可保持長期不變，儀表可長期使用不需標定。
信號穩定：所有差壓流量計都會有“信號波動”，也就是說即使流體非常穩定，通過一次節流元件產生的信號也會有波動。對孔板而言，在節流件后形成的旋渦較長，這些長的旋渦會產生高幅、低頻波動信號，這些信號會對差壓表的讀數造成干擾。而錐形流量計會在其下游形成小旋渦，產生低幅、高頻波動信號。
壓損小：由于沒有突出的擋板，因此錐形流量計的**壓力損失比孔板低3/4。
無滯留死區：錐體的“吹掃式”設計不存在死區，因此在錐體上不會堆積流體碎片、粘渣或雜質。
混合器作用：V 錐流量計的下游所產生的旋渦是短旋渦，可在下游將介質混合，因此，目前V錐形流量計在作為流量計工作的同時，還可在很多場合用做靜態攪拌器，可迅速而充分的將介質攪拌均勻。

結構形式：
    具體外形結構見圖：

V錐流量計工作原理

（1）對流體的均速作用

     流體在管道中流動實際上是這樣一種狀態，當流體流動不受任何阻礙和干擾達到充公發展狀態時，其速度分布為：越靠近管道中心流速越快，在中心處達到*快、越靠近管壁流速越慢，在管壁處接近零。大多數流量儀表測量流量涉及到流速時，由于無法改變這種快慢不均的狀態，只能忽略管道中流速有快慢之分的實際情況而假設流速是均等的。而v錐流量計由于錐形體處在管道中心，它直接把流體從高速流動的中心部位分開，使流速快的流體分別向四周流速慢的流體靠攏并拉動它們混合一起流動，這種快慢混合的結果就是：原本流速快慢的差別消失了，流體變成了真正的均勻流動。流體流速被均勻化所帶來的好處就是：測量信號真實反映了被測流體的實際值，并使得在低流速時 v錐流量計前后仍能產生足夠準確的差壓，隨著流速的降低，這種作用更加顯著，而這種情況對于傳統的差壓式流量計可能早已不能測量了。

（2）具有很強的抗干擾（旋渦流）能力

     大家都知道流體流動遇到阻擋物時會產生“旋渦流”，這就是**的“卡曼旋渦”現象，渦街流量計就是基于這個原理工作的。同樣道理象孔板、錐體等節流件在管道中也是阻擋物，在節流件后部除了產生靜壓力外必然也會產生旋渦流。然而這個旋渦流對于渦街流量計來講是有用的信號對于差壓式儀表來講卻是有寄存器的干擾，見（圖4）。這個干擾在節流件下流（負壓端）會產生“信號跳動“現象，它會嚴重干擾正常信號的測量。錐形的結構是邊壁節流，節流件后部產生干擾流的分布是等量相反（對稱分布）而相互抵消，因此使干擾程度大大減輕。而孔板等傳統節流件是中心節流，產生的干擾流方向直接指向取壓口，嚴重干擾了測量信號，特別是小流量時干擾甚至大于測量信號而無法正常工作。經過大量的試驗和科學檢測證明：孔板負壓端產生的是“高幅度低頻率跳動”，而錐形體負壓端產生的是“低幅度低頻率跳動”。

（3）對流體的整流功能

      絕大多數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狀態成為充分發展管流以復現實驗條件下的流動狀態。然而這種苛刻的要求常常由于復雜的現場（如各種閥門、彎頭、縮徑、擴徑、泵等）而不能滿足，所帶來的結果必然是測量誤差的增大。因此，絕大多數流量儀表很難在不滿足直管段條件下取得準確的測量值。
      而 錐型（形）流量計卻不同，由于它邊緣節流的特殊結構，使得流體在遇到V形節流件時，被強迫按照“管壁與節流件之間由寬逐漸變窄的狹長通道”內流動，該通道可以等效為一個管式整流器，經過這個通道后，各種干擾流的變化為：不規范流動——被迫在規定的通道流動——變成規范流動。因此它能夠對上游處因各種外界因素引起的不規則的流動畸變自動進行矯正整流，從而使達到測量區的流動形成了規則的流動。因此只需極短的直管段也能取得準確的測量值，由此大大減輕了用戶的工作量和投資，這是大多數流量儀表無法相比擬的。
 （4）節流件耐磨損的特點

      我們都知道節流式差壓儀表的測量精度是靠它的“幾何尺寸”保證的，這一點錐形與孔板是一樣的。但是由于孔板測量關鍵部位易磨損，它的測量誤差隨著使用時間在緩慢變大。而從 錐型（形）流量計的節流件結構可以看出：其關鍵的節流邊緣是處在節流件后部的鈍角，并順著流體方向。當流體流過節流件表面和管壁間的通道時，會形成“邊界層效應”，該效應會使流體到達測量部位前，逐漸離開了節流邊緣一個微小的距離，這樣就使被測流體不與節流件關鍵部位接觸，因此就不可能有磨損情況發生，其關鍵部位的幾何尺寸（β值）就能保持長期不變。所以不用重復標定也能長期穩定工作。 

（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，對于孔板等傳統差壓儀表還會在前面堆積。那么流體在塔形流量計流動時會是一種怎樣的情況？當流體進入測量管并流過節流件四周的通道時，由于該通道是管壁與節流件間形成的由寬逐漸變窄的通道，它迫使流體流動速度高于管道其他部位并逐漸加快，在到達節流件測量的關鍵部位時流速*快，從而對管壁、節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，所以不會產生臟污的積垢，更不存積垢死角。v 錐型（形）流量計這一獨特的吹掃式設計，決定了它用在高爐煤氣、焦爐煤氣等臟污流體測量中，不會使粉塵、焦油等臟物在節流件和管壁附近堆積，附著及堵塞取壓孔。

（6）強大的防堵功能

     上述介紹的錐形流量計的自清潔功能，當流體屬于特臟型或含有大量粉塵雜質時，常規的V 型（形）流量計有時也不能徹底解決，國內外實際使用中，時有發生因堵塞取壓孔而導致測量失敗的事例。
     為此我公司經過多次試驗已于去年研制成功具有可控加熱的v錐型（形）流量計；具有噴涂特殊材料涂層的v型（形）錐流量計；具有多孔取壓的v型錐（形）流量計；專用于高爐、焦爐煤氣等特臟污流體流量的測量。 

（7）在設計計算上比標準節流件準確

    對這個問題下面以計算孔板為例來說明。
    在孔板計算中用戶必須把管道直徑“D”值提供給計算者，D參數是設計孔板的一個重要數據，因此標準中對它有嚴格的規定：要求在節流件前（0～0.5）D長度上，至少取3個截面測出12個數據，然后取其平均值作為D值來計算孔板。然而這個規定在實際中很難做到，因為大多數情況都是在原有的工藝管道上后安裝v錐流量計，不可能為了測量D值而停車割開管道，大多數習慣上都是以公稱直徑報給設計者（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注的，而鋼管產品是按外徑和壁厚系列組織生產的。不同的壁厚可以導致同一系列的鋼管直徑相差*大達十毫米之多，以這樣不準確D值來計算節流件，其結果就是“假值真算”，再**的計算軟件算出來結果也是不會準確的。
    v錐流量計，是把測量管和連接法蘭整體焊接在一起的一個產品，雖然D值的要求也很嚴格，但是這個工作是由儀表制造廠家來做的。測量管是在制造廠進行準確測量或者進行機械加工來達到所要求數值，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v錐形流量可以把D值控制的非常精確，從而避免了孔板等差壓式儀表因D值不準確而帶來的計算上的誤差。
 （8）壓力損失小

     v錐流量計的結構特點是流線型節流件，采用“逐漸節流方式”工作，完全不同于孔板等傳統差壓式儀表“突然節流”的工作方式，所以它的壓力損失小，約是孔板的1/3。因此對于那些“低壓力、大流量”流體測量來講，比傳統差壓式儀表有很大的優越性。

V錐流量計選型

V錐流量計應用范圍：

潔凈氣/液體

臟污氣/液體

腐蝕性液體

粘性液體

磨蝕漿液

含纖維漿液

低流速流體

蒸汽（氣）

高溫流體

低溫流體

不充滿管道

非牛頓流體

明渠

V錐

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孔板

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文丘里管

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噴嘴

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勻速管

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彎管

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○：設計**      ◎：在一定的條件下可用      √ ：通常可用        ╳：不適用