V錐流量計的原理及應用

V錐流量計的原理及應用
        V錐流量計是一種差壓式流量計，與其它差壓流量計一樣，都是基于密閉管道中能量相互轉化的伯努利定律。
        主要特點介紹
        1、性能特點
         V錐流量計通過懸掛在管線中心的一個V型錐體來節流，這樣迫使流體以管線的中心線為中心，圍繞著錐體流過，這種幾何形狀與傳統節流組件相比具有許多優點，如流場整直器的特殊設計構造[4]。它顯著改善了傳統差壓流量計的使用局限。
        2、設計特點
        雖然V錐流量計的流量測量公式與其它差壓式儀表相似，但幾何結構全然不同，這種幾何上的安排導致產生了許多傳統差壓流量計所沒有的優點。在很長的管道中如果其中沒有阻擋物和任何干擾，其流體被稱為充分發展流。如果在管道的截面上取一條直徑上的線，在線上每一點處的流速都是不同的。貼著管壁處的流體，因摩擦力的阻礙，速度幾乎為零，而中心處的流速.. [5]。如果有一個V錐體懸掛在管道中心，它迫使中心處的流速越來越慢，管璧附近的流速逐漸加快，從而達到使流速“勻化”的效果。其它差壓式流量計的中心處是空的，不能使流速“勻化”。這是V-Cone流量計的之一，使得在低流速時仍能產生足夠的差壓，隨著流速的降低，這種作用更加顯著。而傳統的差壓儀表此時可能早已不能測量了。
        傳統差壓流量計有“信號跳躍”（signal bounce）現象。這意味著即使流動是穩定的，信號脈動也依然存在。因為體在管道中流動，會在節流的下游形成漩渦，對于差壓流量計而言，節流件下游的漩渦在錐體的下游產生的是高頻低幅并成對稱分布的小漩渦，而孔板產生的則是低頻高幅的大漩渦。假設V型錐和孔板在某一工況下均產生1kPa的差壓，那么在孔板下游渦流的高幅波動中可能會產生0.5kPa的干擾信號。換句話說，此時孔板有效信號可能有50%淹沒在噪音信號中，而V型錐的下游干擾信號可能僅有O.1kPa，這表明V錐流量計的信號噪音非常低，它在低流量、低差壓的情況下，仍能保持較高的測量精度和穩定性，特別適合于低密度、低流速的氣體測量。.. 
        3、具體應用介紹
         應用范圍
         V錐流量計可測量液體、氣體和蒸汽。流體的條件可以從深低溫到超臨界狀態，工作溫度達700℃，壓力可到40MPa，若采用特殊材料圍繞，溫度、壓力還可更高。可測量雷諾數為500萬，雷諾數為8000甚至更低。產生的滿刻度差壓信號，從小于0.1kPa到幾十kPa。適合應用于下列場合.. [6]:
        （1）中小管徑氣體；
        （2）臟污介質；
        （3）直管段不足的場合；
        （4）對精度要求較高的場合。
        應用特性
       （1）V錐流量計的自清潔功能
        流體在管道中流動，因管壁的磨擦，流體在管壁處的流速最慢，流體中的臟污顆粒容易沉積在管壁上。當流體接近V型錐時，管道流速變慢、管壁附近流速逐漸加快，最后繞過V型錐，再加上沒有積垢死角，雜質不會在錐體附近沉積，這一吹掃式設計決定了它在焦爐煤氣（CokeovenGas) 、細礦物油(Naphtha)、銨基水合物( Ammoniumhydrate）以及焦油（Tar）測量中，雜質不易粘在V型錐附近。

        （2）耐磨損，長期穩定性好
         由于V錐流量計的節流緣是鈍角，流動時形成邊界層，使流體離開了節流緣。邊界層效應使骯臟流體不能磨損節流緣，其β值長期不變。因此無需重復標定，具有長期的穩定性[7]。

        （3）相對壓損小
         由于沒有銳利的緣口，V錐流量計引起的壓力損失是恒定的，且遠比孔板的壓損小。因為V錐流量計背壓穩定，正常流量情況下2～3kPa的差壓就足夠了，而孔板則需要16kPa以上。V型錐推薦的差壓為4～10kPa。

        （4）無苛刻的直管路要求
         傳統差壓儀表的特性基于理想的流動狀態；而實際上這種狀況在真實應用中根本不存在。任何管道布置上的變化，如彎頭、閥門、縮徑、擴徑、泵等都會破壞充分發展流[8]。一般流量儀表很難在擾動的流動中取得正確測量值，V錐流量計克服了這些缺點，即使在極惡劣的安裝條件下（如緊鄰錐體上游有兩個在不同平面上的彎頭）V型錐體也能使速度分布變得平坦和對稱，從而確保了測量精度。

        （5）適合濕氣的測量
         其它類型差壓流量計在測量氣中帶液（不超過10%）的介質時，由于液相在負壓區產生大的抖動，引起負壓波動很大；而V錐流量計則不然，液相會沿著V型錐的管壁流動，不會在節流組件的下游產生大的抖動，從而保證氣液兩相介質的測量精度。