錐 形  流  量 

簡 介

錐形流量計是一種新型的差壓式流量計。

自八十年代由美國McCrometer公司推出以來，便得到了廣泛應用。錐形流量計可測

量各種雷諾數，可滿足各種介質的應用條件要求。其操作原理同其他各種類型的差壓流量計原理相同，都是基于密封管道中的能量守恒定理，但錐形流量計由于其*的設計結構，擴大了流量測量范圍，并避免了傳統差壓式流量計的一些局限性，因而性能更優。長期使用證明，錐形流量計與一般的差壓式流量計相比，長期精度高、重復性好、受安裝條件局限小、耐磨損、測量范圍寬。

錐形流量計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，在錐形件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壓差，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。

錐形流量計可測量包括油、水、蒸氣、空氣、天然氣、氮氣、焦爐煤氣等介質。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態。工作溫度700℃，壓力40.5Mpa。若用特殊結構材質，溫度壓力還可以更高?？蓽y量雷諾數為500萬，雷諾數為8000甚至更低。產生滿刻度差壓信號從小于0.1千帕到幾十千帕。

錐形流量計是一種差壓式流量儀表，與其它通用的差壓流量計原理相同，都基于密閉管道中能量相互轉化的伯努力定律。在穩定流場的情況下，管道中的流速與差壓的平方根成正比。如上游的壓力為Ｐ１，下游的壓力為Ｐ２，產生的差壓為△Ｐ，則：

△ P=P1-P2,節流的β系數值方程為：

β=

  其中  D  管道內徑     d   錐形節流元件的外徑

若Q代表流量，差壓式流量計的流量方程為：

Q=ky

其中 Q  體積流量   Y  氣體膨脹系數   K  可變常數，根據元件不同而不同   

△P  差壓       ρ 流體密度

技術參數

測量介質：液體、氣體、蒸汽

公稱通徑：DN15 -- DN1500，更大口徑可特殊定做。

溫度范圍：-60℃ ~ 600℃，采用特殊材質還可以更高。

公稱壓力：≤10MPa，更高壓力規格可特殊定做。

儀表材質：1Cr18Ni9Ti、20#鋼、合金鋼

不確定度：傳感器 ±0.5%    系統精度：±1.0%

供電電源：24VDC

環境溫度：-30℃ ~ 65℃ 

防爆等級：( ia )ⅡCT2 - T5本安防爆

環境濕度：相對濕度45~ 85%

輸出信號：4 ~ 20mA（負載電阻≤500Ω）；HART數字信號

β值范圍：0.45 ~ 0.85

范 圍 度：正常范圍1：15  擴展后范圍1：30

重 復 性：±0.1%

直管段要求：上游1-3D，下游0.5-1D

結構特點

錐形流量計所用的流量計算式和其它差壓流量計相似，但幾何形狀*不同，它是通過在管道中心懸掛一個錐形體來節流。這樣就迫使流體以管道的中心線為中心圍繞著錐體流動。圓錐體的幾何形狀與傳統節流元件相比有許多優點。錐形形狀的設計和試驗進行了多年，為在不同的環境中使用提供性能。

要了解內錐式流量計的特點，必須先了解管道內流體流速分布特點。如圖所示，如果管道中的流體不受任何阻礙和干擾，就會形成理想的流場。通過管道中心線剖開管道看理想流場，其流速分布為：在管壁處流速接近零，愈靠近管道中心流速愈大，在管道中心流速（因為摩擦力減小了流過管壁的流體的速度）。

 錐形流量計由于錐體懸在管道的中心，直接和流體高速中心部分相互作用，迫使高速的核心與接近管壁的低速流體均勻變化。而其它中心開孔的差壓流量計就沒有這種作用，這是內錐式流量計的極多優點之一。所以即使流速降低，錐形流量計仍能使流體與管道中心的流速連續相互作用而產生正確的差壓，但傳統的差壓儀表可能早就不能測量了。所有差壓儀表都是基于理想的流體狀態，而事實上這種狀態在實際應用中根本不存在，任何管道安裝上的變化，如彎頭、閥門、縮徑、擴徑、泵、三通接頭等都會破壞理想流暢，因而一般流量計很難在擾動的流場中取得精確的測量值。而錐形流量計克服了這些缺點，由于錐形體的形狀及位置的作用重新安排了上游的流速分布而使得流場理想化。實踐證明，在極惡劣的安裝條件下（如緊鄰錐形體上游有兩個不在同一平面上的彎頭），錐形流量計也能使速度分布變得平坦和對稱，從而確保了測量精度。

特性及優點

1．精度高：錐形流量計的精度達讀數的±0.5％

2．重復性好：優于±0.1％

3．安裝要求低：流量計前0-3D直管段、后0-1D直管段即可保證測量精度。試驗證明，錐形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。

4．長期穩定性好：流體流經圓錐體無突然的波動，而是沿著錐形體形成了一個邊界層，并引導流體離開錐體的后角。這使得錐體夾角不受不清潔流體的磨損。β率可長期不變，并保證長期精確測量。

5．信號穩定：每種差壓儀表都有“信號波動”。這意味著即使流體是穩定的，節流元件產生的信號也有一定量的波動。對于標準孔板，平面后產生的渦流較長，這些長渦流使孔板產生低頻大幅度的信號，嚴重干擾差壓讀數的準確性；而流體流過內錐式流量計時形成非常短的渦流，這些渦流使內錐式流量計產生高頻、低幅信號，這就使錐形流量計產生穩定的信號。這兩種信號變化示于圖中。

6．低壓損寬量程：由于沒有銳利的緣口，錐形流量計引起的性壓力損失恒定且要比孔板小。在所有的差壓流量計中，只有內錐式流量計的壓損與文丘里接近。同時，極其穩定的信號使得差壓的量程下限遠比一般差壓流量計的低，因此量程得以向下限擴展，通常量程比為15：1，雷諾數低至8000仍可保持信號的線性。如果采用曲線修正，在更低的雷諾數條件下仍然可測量并可保持較好的重復性。

7．β值范圍寬：錐形流量計*的幾何形狀允許有廣泛的β值范圍。標準的β值為0.450、0.550、0.650、0.750、0.850，并可特定β值以保證用戶特定的差壓輸出（不增加費用也不影響交貨期）。

8．管道范圍寬：錐形流量計有兩種基本形式，即管道式和插入式。其尺寸從15mm到1600mm。

9．無停滯區：錐形*吹掃式設計避免了流體中的殘渣、凝結物或顆粒的滯留。

安裝方式

測量系統

一次儀表產生的差壓信號，必須由差壓變送器進行測量，然后送入流量積算儀或流量計算機進行處理。對于溫壓變化太大或計量要求較高的介質，有時還需進行溫度、壓力修正。我公司可提供這些儀表，并可在出廠前進行編程和標定。

型號

安裝尺寸

法蘭尺寸按GB/T9119-2000標準執