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(zhì)的流動(dòng),重塑流速曲線(xiàn),在錐形性的下游可立即形成低壓區,管道上游的正壓同經(jīng)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(guò)測量?jì)烧咧g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(xiàn)中心,可對所測介質(zhì)的流速曲線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)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(chēng)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(lèi)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(yōu)。XT-LVZ系列V錐流量計是在管道中心懸掛一個(gè)錐形截流件,錐形件阻礙介質(zhì)流動(dòng),重塑流速曲線(xiàn),測量介質(zhì)包括水、蒸汽、空氣、天然氣、氮氣、焦爐煤氣和有機氣體等。介質(zhì)條件可從深低溫到超臨界狀態(tài)。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(chǎn)生滿(mǎn)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(zhì)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(dòng)、電磁干擾等介質(zhì)的流量。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態(tài)。工作溫度*高850℃,*大壓力42.0MPa。若用特殊結構材質(zhì),溫度壓力還可以更高??蓽y量*高雷諾數500萬(wàn),*底雷諾數8000甚至更低。產(chǎn)生滿(mǎn)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(shí)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(zhì)、高粘度液體及臟污介質(zhì)。
特點(diǎn):
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(yōu)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(shí)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(cháng)期穩定性好:錐體的外形設計保證流體在流經(jīng)錐體時(shí)是一種漸變的過(guò)程,無(wú)突變,β值可保持長(cháng)期不變,儀表可長(cháng)期使用不需標定。
信號穩定:所有差壓流量計都會(huì )有“信號波動(dòng)”,也就是說(shuō)即使流體非常穩定,通過(guò)一次節流元件產(chǎn)生的信號也會(huì )有波動(dòng)。對孔板而言,在節流件后形成的旋渦較長(cháng),這些長(cháng)的旋渦會(huì )產(chǎn)生高幅、低頻波動(dòng)信號,這些信號會(huì )對差壓表的讀數造成干擾。而錐形流量計會(huì )在其下游形成小旋渦,產(chǎn)生低幅、高頻波動(dòng)信號。
壓損?。河捎跊](méi)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(wú)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(huì )堆積流體碎片、粘渣或雜質(zhì)。
混合器作用:V 錐流量計的下游所產(chǎn)生的旋渦是短旋渦,可在下游將介質(zhì)混合,因此,目前V錐形流量計在作為流量計工作的同時(shí),還可在很多場(chǎng)合用做靜態(tài)攪拌器,可迅速而充分的將介質(zhì)攪拌均勻。
結構形式:
具體外形結構見(jiàn)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(dòng)實(shí)際上是這樣一種狀態(tài),當流體流動(dòng)不受任何阻礙和干擾達到充公發(fā)展狀態(tài)時(shí),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?jì)x表測量流量涉及到流速時(shí),由于無(wú)法改變這種快慢不均的狀態(tài),只能忽略管道中流速有快慢之分的實(shí)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(dòng)的中心部位分開(kāi),使流速快的流體分別向四周流速慢的流體靠攏并拉動(dòng)它們混合一起流動(dòng),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(dòng)。流體流速被均勻化所帶來(lái)的好處就是:測量信號真實(shí)反映了被測流體的實(shí)際值,并使得在低流速時(shí) v錐流量計前后仍能產(chǎn)生足夠準確的差壓,隨著(zhù)流速的降低,這種作用更加顯著(zhù),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(dòng)遇到阻擋物時(shí)會(huì )產(chǎn)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(gè)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(chǎn)生靜壓力外必然也會(huì )產(chǎn)生旋渦流。然而這個(gè)旋渦流對于渦街流量計來(lái)講是有用的信號對于差壓式儀表來(lái)講卻是有寄存器的干擾,見(jiàn)(圖4)。這個(gè)干擾在節流件下流(負壓端)會(huì )產(chǎn)生“信號跳動(dòng)“現象,它會(huì )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(chǎn)生干擾流的分布是等量相反(對稱(chēng)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(chǎn)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(shí)干擾甚至大于測量信號而無(wú)法正常工作。經(jīng)過(guò)大量的試驗和科學(xué)檢測證明:孔板負壓端產(chǎn)生的是“高幅度低頻率跳動(dòng)”,而錐形體負壓端產(chǎn)生的是“低幅度低頻率跳動(dòng)”。
(3)對流體的整流功能
絕大多數流量?jì)x表要求足夠長(cháng)的前后直管段,目的就是為了使流體流動(dòng)狀態(tài)成為充分發(fā)展管流以復現實(shí)驗條件下的流動(dòng)狀態(tài)。然而這種苛刻的要求常常由于復雜的現場(chǎng)(如各種閥門(mén)、彎頭、縮徑、擴徑、泵等)而不能滿(mǎn)足,所帶來(lái)的結果必然是測量誤差的增大。因此,絕大多數流量?jì)x表很難在不滿(mǎn)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(shí),被強迫按照“管壁與節流件之間由寬逐漸變窄的狹長(cháng)通道”內流動(dòng),該通道可以等效為一個(gè)管式整流器,經(jīng)過(guò)這個(gè)通道后,各種干擾流的變化為:不規范流動(dòng)——被迫在規定的通道流動(dòng)——變成規范流動(dòng)。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(dòng)畸變自動(dòng)進(jìn)行矯正整流,從而使達到測量區的流動(dòng)形成了規則的流動(dòng)。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(hù)的工作量和投資,這是大多數流量?jì)x表無(wú)法相比擬的。
(4)節流件耐磨損的特點(diǎn)
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(diǎn)錐形與孔板是一樣的。但是由于孔板測量關(guān)鍵部位易磨損,它的測量誤差隨著(zhù)使用時(shí)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(guān)鍵的節流邊緣是處在節流件后部的鈍角,并順著(zhù)流體方向。當流體流過(guò)節流件表面和管壁間的通道時(shí),會(huì )形成“邊界層效應”,該效應會(huì )使流體到達測量部位前,逐漸離開(kāi)了節流邊緣一個(gè)微小的距離,這樣就使被測流體不與節流件關(guān)鍵部位接觸,因此就不可能有磨損情況發(fā)生,其關(guān)鍵部位的幾何尺寸(β值)就能保持長(cháng)期不變。所以不用重復標定也能長(cháng)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(zhù)在管壁上,對于孔板等傳統差壓儀表還會(huì )在前面堆積。那么流體在塔形流量計流動(dòng)時(shí)會(huì )是一種怎樣的情況?當流體進(jìn)入測量管并流過(guò)節流件四周的通道時(shí),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(dòng)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(guān)鍵部位時(shí)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(zhù),所以不會(huì )產(chǎn)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(huì )使粉塵、焦油等臟物在節流件和管壁附近堆積,附著(zhù)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(zhì)時(shí),常規的V 型(形)流量計有時(shí)也不能徹底解決,國內外實(shí)際使用中,時(shí)有發(fā)生因堵塞取壓孔而導致測量失敗的事例。
為此我公司經(jīng)過(guò)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(zhuān)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(gè)問(wèn)題下面以計算孔板為例來(lái)說(shuō)明。
在孔板計算中用戶(hù)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(gè)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(cháng)度上,至少取3個(gè)截面測出12個(gè)數據,然后取其平均值作為D值來(lái)計算孔板。然而這個(gè)規定在實(shí)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(chē)割開(kāi)管道,大多數習慣上都是以公稱(chēng)直徑報給設計者(除非連同直管段一道購買(mǎi)加工)。我們知道管道的尺寸通常是以公稱(chēng)值來(lái)標注的,而鋼管產(chǎn)品是按外徑和壁厚系列組織生產(chǎn)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(lái)計算節流件,其結果就是“假值真算”,再**的計算軟件算出來(lái)結果也是不會(huì )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(gè)產(chǎn)品,雖然D值的要求也很?chē)栏?,但是這個(gè)工作是由儀表制造廠(chǎng)家來(lái)做的。測量管是在制造廠(chǎng)進(jìn)行準確測量或者進(jìn)行機械加工來(lái)達到所要求數值,根本不需要用戶(hù)再為管道的D值是否精確而為難,用戶(hù)只要把管道的壁厚系列提供給儀表廠(chǎng)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(lái)的計算上的誤差。
(8)壓力損失小
v錐流量計的結構特點(diǎn)是流線(xiàn)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(lái)講,比傳統差壓式儀表有很大的優(yōu)越性。
V錐流量計選型
型 號 | 說(shuō) 明 | |||||
XT-LVZ | 錐形流量計 | |||||
代號 | 口徑(mm) | |||||
15~3000 | DN15~DN3000mm | |||||
各部件材料材質(zhì) | ||||||
代碼 | 錐體 | 鋼管 | 法蘭 | |||
A | SS304 | 20# | 20# | |||
B | SS304 | 15CrMo | 15CrMo | |||
C | SS304 | SS304 | 20# | |||
D | SS304 | SS304 | SS304 | |||
E | SS316L | SS304 | SS304 | |||
G | SS316L | SS316L | SS316L | |||
# | 其它材質(zhì) | |||||
代號 | 介質(zhì) | |||||
1 | 液體 | |||||
2 | 氣體 | |||||
3 | 蒸汽 | |||||
4 | 高溫介質(zhì) | |||||
代號 | 補償形式 | |||||
N | 不帶壓力、溫度補償 | |||||
Q | 帶壓力、溫度補償輸出 | |||||
代號 | 連接形式 | |||||
L | 螺紋連接(適用于小口徑) | |||||
W | 法蘭連接 | |||||
代號 | 壓力等級 | |||||
0 | 0.25MPa | |||||
1 | 0.6 MPa | |||||
2 | 1.0 MPa | |||||
3 | 1.6 MPa | |||||
4 | 2.5 MPa | |||||
5 | 4.0 MPa | |||||
6 | 6.3 MPa |
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(mǎn)管道 | 非牛頓流體 | 明渠 | |
V錐 | ○ | ○ | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ╳ | ╳ | ╳ |
孔板 | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ╳ | ╳ | ○ | ○ | ○ | ○ | ╳ | ○ | ╳ |
文丘里管 | ○ | √ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
噴嘴 | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
勻速管 | ○ | ◎ | √ | ◎ | ╳ | ╳ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ╳ | ╳ |
彎管 | ○ | √ | √ | ◎ | √ | ╳ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ╳ | ◎ | ╳ |
○:設計** ◎:在一定的條件下可用 √ :通??捎?nbsp; ╳:不適用 |