V錐流量計的優缺點

        V錐流量計的優點
        V 錐流量計是從2000 年左右才在國內出現的流量計。其工作原理和孔板流量計相同。介質通過V 錐時, 由于阻流件V 錐的存在, 使得流體的流過面積發生變化, 流速發生變化, 根據伯努利方程, 流速變化引起了壓力的變化, 該壓力的變化與流速之間有一定的關系。通過測量該壓力差達到測量流量的目的。雖然與孔板原理一樣, 但是最本質的區別在于孔板為中心收縮型節流裝置, 而V 錐為邊壁收縮型節流裝置。
        , 測量范圍窄是制約孔板使用的主要原因。測量范圍窄的主要原因是: 孔板的流量系數隨雷諾數的變化而變化較大, 孔板的突然節流導致孔板后發生比較大的漩渦, 該漩渦的存在直接導致信號噪聲比較大, 從而限制了它的測量范圍。而V 錐流量計克服了以上缺點。
        V 錐流量傳感器是由與管道同軸的內部節流件V 錐和取壓裝置組成的, 流體經過時并不是像孔板那樣突然改變流體的流動狀態, 而是介質隨著錐體的方向向邊壁收縮, 該錐體起到了調整介質流動狀態的作用, 重塑了流束曲線, 使流體的流動更加穩定。而且由于慣性力的存在, 介質經過V 錐的邊緣時并不直接沖刷錐體邊緣, 因此V 錐的邊緣不像孔板那么容易磨損, V 錐的使用壽命長。由于V 錐*的結構, V 錐流量計有許多優于孔板流量計的特點。
        1、量程比寬
        V 錐的生產廠McCrometer公司開展了一系列測試研究工作, 得出結論: V 錐和孔板比較, V 錐的信噪比要小的多。由于信噪比小, V 錐在小流量測量時, 即使測量的差壓在較小的工況下也可以精確地進行測量。從而不必像孔板那樣, 需要通過增大變送器的阻尼來改善信號噪聲的影響。正因為此, V 錐的量程比遠大于孔板的量程比。印度理工學院的S N S ingh教授分別使用油和水在不同的雷諾數下做了實驗, 得出結論: 在一定的測量范圍內, V 錐的流出系數幾乎與雷諾數無關。筆者也曾參與了數百臺V 錐流量計的標定工作, 從數據中可以看出, 一般在1. 0精度范圍內, 使用單臺差壓變送器, V 錐的量程比就可以達到10..1。
        2、直管段要求低
        V 錐的自整流功能使其直管段要求低于孔板。印度理工學院的S N S ingh教授分別采用油和水, 在上游的不同位置安置不同開度的閥門來試驗, 最后得出的結論為: 如果上游的干擾是發生在V 錐流量計的上游10D, 或更遠處, 則這種非對稱的速度分布不會影響流出系數的值, 流出系數將保持在理想條件下所得出的相同的數值; 如果上游干擾源的位置距離V 錐流量計小于10D (如5D ), 則流出系數的變化量為6%。可見只要V 錐前面有10D的直管段, 無論前面有什么樣的節流件都不會對其測量造成影響。而ISO - 5167中規定孔板的直管段要求根據前面節流件的不同有很大的變化, 一般至少需要20D。如上述測試分離器的氣體出口一般采用4"的管道, 對于V 錐來說, 其前面只需1 m 的直管段就可以了, 后面只需0. 5m 的直管段。
        3、壓力損失小
        壓力損失即不可恢復的壓力, 它是流量計選型時需要考慮的重要指標之一。在當今能源缺乏, 提倡節能減排的社會, 該參數顯得尤為重要。由于V 錐體邊緣形狀決定流體的流動狀態, 流體的壓力損失遠小于使用孔板時的壓力損失。而且由于V 錐的自整流功能, 其前面無需加整流器, 而孔板則需要較長的直管段來調整流體的流動狀態。海上石油平臺上空間較小, , 很難滿足直管段的要求, 常常需要增加整流器, 以保證介質的流動狀態。但是整流器的高壓損帶來的弊病就是消耗更多的能源。即使不考慮整流器, 在同量下, V 錐的壓力損失一般也只有孔板的1 /2~ 1 /3。
        4、精度高
        由于V 錐結構無可動部件, 使得V 錐具有很好的重復性, 一般小于0. 1% 。由于量程比寬, 即它的線性度好, 從而使其精度較高。根據GB17167 - 2006..用能單位能源計量器具配備和管理通則..規定, 用于能源計量的流量計準確度等級要求為: 煤氣和天然氣為2. 0級。所以在測試分離器出口的氣體測量中, 在10..1的量程范圍內, V 錐加上差壓變送器及二次表的總體誤差不會低于1. 5級, 完滿足計量要求。
        5、長期性能好
        由于錐體的輪廓形狀限制了介質的流動, 流體沿著錐體形成了邊界層, 這意味著錐體的邊緣不容易受不清潔的流體磨損, 從而使開孔比..保持不變, 使得流量計可以在很長時間內保持精度而不必校驗。

V 錐流量計的缺點
         雖然V 錐流量計有很多的優點, 但是它還是存在一些不足之處。
        1、需要標定
        孔板是通過保證幾何尺寸就可以保證其測量精度的流量計。而V 錐屬于新型的流量計, 雖然眾多的廠家及科研人員做了大量的實驗, 但迄今為止V 錐流量計可依據的國家標準有限, 而且由于機密性和的限制, 現已公布的有關V 錐流量計結構設計的可利用的文獻較為缺乏。各個生產廠家依據企標來生產, 可以說產品魚龍混雜, 并不是每個廠家的產品都可靠。由于試驗數據不充分, 使得每臺V 錐流量計出廠時都必須經過嚴格的標定。從而也增加其費用。
        2、售價較高
        同種規格的V 錐流量計的價格要高于孔板流量計, 但低于可更換孔板流量計。由于V 錐的用料多、加工工藝復雜、標定費用高, 使得其售價較高。但是在考慮流量計時, 初次購買價及安裝費用、儀表的可靠性、長期維護費用、壓力損失等綜合因素
的總評才是選取流量計的依據, 只有綜合考慮并權衡了以上這些重要因素, 才能做到合理選型。如前所述, V 錐流量計除了在初次購買費用上高于孔板流量計外, 其他的費用應該與孔板流量計持平或低于孔板流量計。尤其是在補償壓力損失所需要的耗能方面, V 錐流量計遠遠優于孔板流量計。所以從長遠考慮, 使用V 錐流量計的綜合費用要低于孔板流量計。使用可更換孔板的目的就是為了提高孔板的量程比。但是其價格昂貴。如果給V 錐流量計配兩臺不同量程的變送器, 那么其量程比的擴展要遠大于可更換孔板流量計, 而其價格要遠低于可更換孔板。
        3、 差壓較低
        由于V錐流量計的流出系數要大于孔板流量計的流出系數, 使得相同流量時孔板的差壓值要高于V 錐的差壓值。孔板流量計的變送器一般都是用中差壓表, V 錐流量計一般用低差壓表。