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V錐流量計(jì)

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V錐流量計(jì)概述 V錐流量計(jì)金湖恒控以孔板、噴嘴和文丘里管為代表的差壓式流量計(jì)已統(tǒng)領(lǐng)流量領(lǐng)域近百年。盡管人們從未間斷對它們進(jìn)行了大量的研究和改善工作，但是由于先天結(jié)構(gòu)上的缺陷，其本身固有的一些缺點(diǎn)，至今沒有得到很好的解決，實(shí)際應(yīng)用效果也不理想。如：流出系數(shù)不穩(wěn)定，線性差，重復(fù)性不高，從而影響到準(zhǔn)確度不高。如孔板入口銳角這個(gè)關(guān)鍵部位易磨損，前部易積污，壓力損失大，范圍度（量程比）小，特別是十分苛刻的直管段要求在實(shí)際使用中很難滿足。為克服上述這些不足，人們曾研制出1/4圓孔板、錐形入口孔板、偏心孔板、楔形孔板等諸多非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，試圖解決這些問題。但是這些節(jié)流件同標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件一樣都沒有突破“流體中心收縮”這個(gè)模式。只是或多或少改善了局部某一個(gè)問題，并沒有從根本上解決所有問題。塔型(形)流量計(jì)的出現(xiàn)，打破了沿襲近百年的結(jié)構(gòu)模式，使得節(jié)流式差壓儀表產(chǎn)生了“質(zhì)的飛躍”。塔型(形)流量計(jì)的重大突破在于“變流體在管道中心收縮為管道邊壁收縮。”即利用同軸安裝在管道中心V形錐體，近使流體從中心逐漸收縮到管道內(nèi)邊壁而流過V形錐體，通過測量該V形錐體前后的壓差來求得流量。正是這個(gè)邊壁收縮的結(jié)構(gòu)，使其具有一系列其它差壓儀表無法相比的優(yōu)點(diǎn)，克服了以孔板為代表的傳流差壓儀表的諸多缺點(diǎn)，可以說這是流量儀表一場革命性的變化，從此揭開了差壓式儀表嶄新的一面。 V錐流量計(jì)測量原理 V錐流量計(jì)優(yōu)越的性能具有良好的準(zhǔn)確度（≤0.5%）和重復(fù)性（≤0.1%）。具有較寬的量程比（10：1～15：1）。對流體有整流功能，因此只需要極短的直管段（前1～3D后0～1D）。具有自清潔功能，可測臟污和易結(jié)垢流體。節(jié)流件關(guān)鍵（不含任何電子部件），因此耐高溫、高壓、耐腐蝕、不怕震動(dòng)等。可測流體的種類非常廣泛（液、氣、蒸汽），流量范圍寬（從微小流量～到大流量），適應(yīng)的管道（DN15～DN3000）。 V錐流量計(jì)優(yōu)越的性能是如何實(shí)現(xiàn)的（1）對流體的均速作用 V錐流量計(jì)流體在管道中流動(dòng)實(shí)際上是這樣一種狀態(tài)，當(dāng)流體流動(dòng)不受任何阻礙和干擾達(dá)到充公發(fā)展?fàn)顟B(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(dá)到最快、越靠近管壁流速越慢，在管壁處接近零。大多數(shù)流量儀表測量流量涉及到流速時(shí)，由于無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(shè)流速是均等的。而塔型(形)流量計(jì)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，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(jié)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) 塔型(形)流量計(jì)前后仍能產(chǎn)生足夠準(zhǔn)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(tǒng)的差壓式儀可能早已不能測量了（見圖3） (2)具有很強(qiáng)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”，這就是著名的“卡曼旋渦”現(xiàn)象，渦街流量計(jì)就是基于這個(gè)原理工作的。同樣道理象孔板、錐開體等節(jié)流件在管道中也是阻擋物，在節(jié)流件后部除了產(chǎn)生靜壓力外必然也會(huì)產(chǎn)生旋渦流。然面這個(gè)旋渦流對于渦街流量計(jì)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(gè)干擾在節(jié)流件下流（負(fù)壓端）會(huì)產(chǎn)生“信號跳動(dòng)“現(xiàn)象，它會(huì)嚴(yán)重干擾正常信號的測量。塔形的結(jié)構(gòu)是邊壁節(jié)流，節(jié)流件后部產(chǎn)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(tǒng)節(jié)流件是中心節(jié)流，產(chǎn)生的干擾流方向直接指向取壓口，嚴(yán)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法正常工作。經(jīng)過大量的試驗(yàn)和科學(xué)檢測證明：（3）對流體的整流功能絕大多數(shù)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(dòng)狀態(tài)成為充分發(fā)展管流以復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下的流動(dòng)狀態(tài)。然而這種苛刻的要求常常由于復(fù)雜的現(xiàn)場（如各種閥門、彎頭、縮徑、擴(kuò)徑、泵等）而不能滿足，所帶來的結(jié)果必然是測量誤差的增大。因此，絕大多數(shù)流量儀表很難在不滿足直管段條件下取得準(zhǔn)確的測量值。而塔型(形)流量計(jì)卻不同，由于它邊避節(jié)流的特殊結(jié)構(gòu)，使得流體在遇到V形節(jié)流件時(shí)，被強(qiáng)迫按照“管壁與節(jié)流件之間由寬逐漸變窄的狹長通道”內(nèi)流動(dòng)，該通道可以等效為一個(gè)管式整流器，經(jīng)過這個(gè)通道后，各種干擾流的變化為：不規(guī)范流動(dòng)——被迫在規(guī)定的通道流動(dòng)——變成規(guī)范流動(dòng)。因此它能夠?qū)ι嫌翁幰蚋鞣N外界因素引起的不規(guī)則的流動(dòng)畸變自動(dòng)進(jìn)行矯正整流，從而使達(dá)到測量區(qū)的流動(dòng)形成了規(guī)則的流動(dòng)。因此只需極短的直管段也能取得準(zhǔn)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(shù)流量儀表無法相比擬的。 (4)節(jié)流件耐磨損的特點(diǎn) 我們都知道節(jié)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)塔形與孔板是一樣的。但是由于孔板測量關(guān)鍵部位易磨損，它的測量誤差隨著使用時(shí)間在緩慢變大。而從塔型(形)流量計(jì)的節(jié)流件結(jié)構(gòu)可以看出：其關(guān)鍵的節(jié)流邊緣是處在節(jié)流件后部的鈍角，并順著流體方向。當(dāng)流體流過節(jié)流件表面和管壁間的通道時(shí)，會(huì)形成“邊界層效應(yīng)”，該效應(yīng)會(huì)使流體到達(dá)測量部位前，逐漸離開了節(jié)流邊緣一個(gè)微小的距離，這樣就使被測流體不與節(jié)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）就能保持長期不變。所以不用重復(fù)標(biāo)定也能長期穩(wěn)定工作。（圖9） (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(tǒng)差壓儀表還會(huì)在前面堆積。那么流體在塔形流量計(jì)流動(dòng)時(shí)會(huì)是一種怎樣的情況？當(dāng)流體進(jìn)入測量管并流過節(jié)流件四周的通道時(shí)，由于該通道是管壁與節(jié)流件間形成的由寬逐漸變窄的通道，它博士流體流動(dòng)速度高于管道其他部位并逐漸加快，在到達(dá)節(jié)流件測量的關(guān)鍵部位時(shí)流速最快，從而對管壁、節(jié)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(huì)產(chǎn)生臟污的積垢，更不存積垢死角。塔型(形)流量計(jì)這一獨(dú)特的吹掃式設(shè)計(jì)，決定了它用在高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等臟污流體測量中，不會(huì)使粉塵、焦油等臟物在節(jié)流件和管壁附近堆積，附著及堵塞取壓孔。（圖10） (6)強(qiáng)大防堵功能的專利技術(shù) 上述介紹的塔形流量計(jì)的自清潔功能，當(dāng)流體屬于特臟型或含有大量粉塵雜質(zhì)時(shí)，常規(guī)的V 型(形)流量計(jì)有時(shí)也不能徹底解決，國內(nèi)外實(shí)際使用中，時(shí)有發(fā)生因堵塞取壓孔而導(dǎo)致測量失敗的事例。為此飛龍公司經(jīng)過一年多的試驗(yàn)已于去年研制成功三項(xiàng)具有中國獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)產(chǎn)品：具有可控加熱的塔型(形)流量計(jì)；具有噴涂特殊材料涂層的塔型(形)流量計(jì)；具有多孔取壓的塔型(形)流量計(jì)；專用于高爐、焦?fàn)t煤氣等特臟污流體流量的測量。加油極強(qiáng)的防堵功能，該產(chǎn)品目前在國內(nèi)國際都處于領(lǐng)先地位。已出口“南非MITTAL STEEL NEWSASTLE 2號焦?fàn)t”項(xiàng)目。（7）在設(shè)計(jì)計(jì)算上比標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件準(zhǔn)確對這個(gè)問題下面以計(jì)算孔板為例來說明。在孔板計(jì)算中用戶必須把管道直徑“D”值提供給計(jì)算者，D參數(shù)是設(shè)計(jì)孔板的一個(gè)重要數(shù)據(jù)，因此標(biāo)準(zhǔn)中對它有嚴(yán)格的規(guī)定：要求在節(jié)流件前（0～0.5）D長度上，至少取3個(gè)截面測出12個(gè)數(shù)據(jù)，然后取其平均值作為D值來計(jì)算孔板。然而這個(gè)規(guī)定在實(shí)際中很難做到，因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況都是在原有的工藝管道上后安裝江蘇中儀自動(dòng)化儀表有限公司塔型(形)流量計(jì)，不可能為了測量D值而停車割開管道，大多數(shù)習(xí)慣上都是以公稱直徑報(bào)給設(shè)計(jì)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(biāo)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(dǎo)致同一系列的鋼管直徑相差最大達(dá)十毫米之多，以這樣不準(zhǔn)確D值來計(jì)算節(jié)流件，其結(jié)果就是“假值真算”，再高級的計(jì)算軟件算出來結(jié)果也是不會(huì)準(zhǔn)確的。塔型(形)流量計(jì)，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值的要求也很嚴(yán)格，但是這個(gè)工作是由儀表制造廠家來做的。測量管是在制造廠進(jìn)行準(zhǔn)確測量或者進(jìn)行機(jī)械加工來達(dá)到所要求數(shù)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。由于塔形流量可以把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(zhǔn)確而帶來的計(jì)算上的誤差。 (8)壓力損失小塔型(形)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是流線型節(jié)流件，采用“逐漸節(jié)流方式”工作，完全不同于孔板等傳統(tǒng)差壓式儀表“突然節(jié)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(tǒng)差壓式儀表有很大的優(yōu)越性。 (9)流量計(jì)的檢定流量計(jì)的檢定執(zhí)行中華人民共和國檢定規(guī)程：JJG640-1994“差壓式流量計(jì)檢定規(guī)程”。

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