锥形流量计与孔板比较 一、 V- flowmeter锥形流量计原理介绍 1.1综述 V- flowmeter锥形流量计是一种新型的可测量各种雷诺数的高精度流量计，可满足各种介质的应用条件要求。其操作原理同其它各种类型的差压原理相同，都是基于密封管道中的能量守恒原理，V- flowmeter由于其独一无二的结构设计，因而性能更优。 锥形流量计在管道中心处悬挂一锥形节流件，锥形件阻碍介质的流动，重塑流速曲线，在锥形件的下游可立即形成负压区，管道上游的正压同经节流件节流后的下游的负压之间有一压差，将正、负压用取压口取出，正压口位于管道的上游，负压口位于锥体的末端，通过测量两者之间差压，根据伯努力方程即可计算出管道中的流量。锥体位于管线中心，可对所测介质的流速曲线进行优化，因此测量精度高，对仪表上、下游的直管段要求低。 1.2操作原理 V- flowmeter是一种差压型的流量仪表，迄今为止以差压原理设计的流量仪表已经有一百多年的应用历史了。差压原理就是基于密封管道中的能量转换原理，也就是说对稳定流体，流量同管道中介质流速的平方根成正比。我们知道，当压力降低时，速度会增加，当介质接近锥体时，其压力为P1，在介质通过锥体的节流区时，速度会增加，压力会降低为P2，如图1所示，P1和P2都通过V- flowmeter的取压口引到后接的差压变送器上，流速发生变化时，V- flowmeter的两个取压口之间的差压值会增大或缩小。当流速相同时，若节流面积大，则产生的差压值也大。β值等于锥体的节流面积除以管道内径的截面积(可换算成两者之间的直径比)。 1.3重塑流速曲线 V- flowmeter在进行流量计算时所采用的计算公式同其它差压型的流量仪表相同，但节流件的结构同其它仪表完全不同，是通过悬挂在管线中心的锥形体来实现的。锥体可迫使管道中心的介质绕着锥体流动，同其它传统类型的差压型仪表相比这样有很多优点。在过去的十年中，通过连续不断的跟踪和测试，针对各种不同的应用情况，我们可提供最佳的锥体的实际外形。 您可以借助管道流速曲线来理解V- flowmeter的性能。如果介质通过一个很长的管道，而且在管道中没有受到任何阻碍和干扰，它的流速分布很均匀。 通过管道直径上的介质的流速每点都不相同，靠近管壁的流速几乎为零，管道中心的流速最大，这是由于管壁对介质产生磨擦造成的。由于锥体悬挂在管线中心，它直接同流体的高速区接触，迫使高速区的流体与低速区的流体相混合从而使流速均匀化，使高速区的流体速度降低。这也就是为什么锥形流量计能够测量低流速流体的主要原因。由于其它类型的差压型流量计的节流元件不同管道中心处的高速介质相接触，因此在介质流速很低时，可能没有差压信号了。 在一般工况下，流速很难均匀分布。管道上的任何变化都可能对流体造成影响：如弯头、阀门、缩径、扩径、泵、三通等等，对其它仪表而言，这是一个很难解决的问题，而V- flowmeter锥形流量计的锥体对上游流速分布曲线重新进行塑造，使流速基本达到理想状况——这得益于锥体在管道中的位置和形状。 V- flowmeter可在极为恶劣的情况下使流体分布均匀（如在紧邻仪表上游有单弯管、双弯管），以保证获得较高的测量精度。 二、V- flowmeter流量计优点，以及与传统孔板的比较： 1. 精度 V- flowmeter精度高：读数±0.5%。 孔板精度低：读数±3%以下。 2. 重复性 V- flowmeter重复性好：优于±0.1%. 由于锥体对流速的整形，使流速达到理想状态，干扰源少，因此重复性好。 孔板只能依靠直管段对流体整形，直管段整形只能达到较为接近流体完全理想状态，并且孔板本身的节流又破坏流体理想状态，因此干扰源号多，重复性差。 3. 安装要求 V- flowmeter安装要求低：前0~3D、后0~1D。无论是泵、压缩机、阀门或者弯管（一个单弯管或两个不在一个平面上的双弯管），对测量精度都没有。 孔板安装要求高：一般前10D后5D。复杂工况还要加大到前20D后5D。 4. 长期稳定性 V- flowmeter长期稳定性好：流体流经圆锥体无突然波动，而是沿着锥形体形成一个边界层，并引导流体离开锥体的后角。所以锥体夹角不受不清洁流体的磨损，β值可长期不变,并保证长期精确测量。 孔板长期稳定性差：由于流体流经孔板锐利缘口，截流产生高速摩擦，引起孔板口磨损，脏污改变孔板口大小，使β值发生变化，不能保持长期精确测量。 5. 信号稳定性 V- flowmeter信号稳定：“信号波动”是孔板的1/10。流体流经V- flowmeter形成非常短的涡流，这些涡流使V- flowmeter产生高频低幅信号，并且信号在锥体尾部流向中央，相互抵消，因此干扰小。 孔板信号不稳定：流体流经平面后产生的涡流教长，这些长涡流使孔板产生低频大幅度的信号，信号干扰大，会严重干扰差压读数的的准确性。 6.压损和量程 V- flowmeter低压损宽量程：通常量程比为15:1—50:1。 锥体的流线型设计，使压损大大减小，最小可至0.06kPa，在所有的差压流量计中，只有V- flowmeter的压损与文丘里接近。由于没有锐利的缘口,V- flowmeter引起的永久性压力损失恒定且要比孔板小。同时，极其稳定的信号使得差压的量程下限远比一般差压流量计的低，因此量程得以向下限扩展，雷诺数低至8000仍可保持信号线性。如果采用曲线修正，在更低的雷诺数条件下仍然可测量并可保证较好的重复性。 　　孔板压损大量程小：通常量程比为3:1—5:1。 　　由于是平面阻挡，加上锐利的缘口，因此压损大，小信号波动大干扰大，小量程无法测量。 7. β值范围和差压 V- flowmeter的β值范围宽：V- flowmeter独特的几何形状允许有广泛的β值范围。标准的β值为0.450，0.550，0.650，0.750和0.850，并可特定β值以保证用户特定的差压输出（不增加费用也不影响交货期）。并且有较大的差压信号，满标尺差压信号从0.1kPa到几十kPa，保证测量的准确性。 8. 管线范围和形式 V- flowmeter管线范围宽：V- flowmeter有两种基本型式，即管道型和插入型。其中管道式V- flowmeter从1/2”到60”，而插入式从6”到72”。 9. 脏污的影响和维护 V- flowmeter无停滞区，长期免维护：锥形流线型彻底吹扫式设计避免了流体中的残渣、凝结物或颗粒的滞留，可以保持锥体长期清洁。由于锥体对流体整形，加速了管壁流体的流速，因此减少了正取压口的脏污停留，倒角的设计，使流体流经锥体后加速离去，使负取压孔不会污损。所以在较长的时间内（2-3年）无须维护清洗，可以保证精确测量。 实践证明，我公司在测焦炉煤气、渣油等特别脏污介质的测量中的成功使用，赢得好评，并已经在全国各地钢厂焦炉煤气流量测量中得到广泛使用。 孔板由于是平面阻挡，脏污容易堆积，一般3个月须清洗一次，才能较好保证精度。 10.可测高温、高压介质： V- flowmeter针对不同的温度和压力，相对采用不同的材质，工作温度最高700℃,最大压力30Mpa。 11.气液两相介质（湿气）。 　　对湿气（气体中含有水分）的流体测量始终是流量测量中的一个难点。 V- flowmeter采用独特的锥体设计，使气体中所含有的大部分水份，沿锥体从管道中央温度较高的地方向周围温度较低的地方快速移动，从而产生凝露，沿锥体向管道底部下滴，由于锥体对流体整形，加速了管壁流体的流速，水份也快速通过，不会在取压口产生大量凝露。所以气体含有少量水份对V- flowmeter流量计取压口产生的干扰信号少，因此提高了测量准确性。但是气体中含水不超过5%为好，最大不超过10%。 孔板对流体阻挡式设计,在孔板中央产生滴露，同时管壁流体受到阻挡，流速减慢，正取压口附近产生的凝露会影响取压信号；流体流经孔板后，产生的涡流，向管壁作波动性发散，会影响负取压口取压信号。因此，湿气对孔板的测量精度会产生较大的负面影响，从而影响测量。因此，孔板及其他方式测量湿气往往难以达到预期的效果。