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V锥流量计的优缺点
时间:2016年7月26日浏览次数: 来源:本站

V锥流量计的优缺点

        V 锥流量计是从2000 年左右 才在国内出现的流量计。其工作 原理和孔板流量计相同。介质通过V 锥时, 由于阻流件V 锥的存在, 使得流 体的流过面积发生变化, 流速发生变化, 根据伯努利方程, 流速变 化引起了压力的变化, 该压力 的变化与流速之间有一定的关系。通过测 量该压力差达到测量流量的目的。虽然与孔板原理一样, 但是超 本质的区别在于孔板为中心收缩型节流装置, 而V 锥为边 壁收缩型节流装置。

        众所周知, 测量范 围窄是制约孔板使用的主要原因。测量范 围窄的主要原因是: 孔板的 流量系数随雷诺数的变化而变化较大, 孔板的 突然节流导致孔板后发生比较大的漩涡, 该漩涡 的存在直接导致信号噪声比较大, 从而限 制了它的测量范围。而V 锥流量 计克服了以上缺点。

        V 锥流量 传感器是由与管道同轴的内部节流件V 锥和取压装置组成的, 流体经 过时并不是像孔板那样突然改变流体的流动状态, 而是介 质随着锥体的方向向边壁收缩, 该锥体 起到了调整介质流动状态的作用, 重塑了流束曲线, 使流体 的流动更加稳定。而且由 于惯性力的存在, 介质经过V 锥的边 缘时并不直接冲刷锥体边缘, 因此V 锥的边 缘不像孔板那么容易磨损, V 锥的使用寿命长。由于V 锥特有的结构, V 锥流量 计有许多优于孔板流量计的特点。

        1、量程比宽

        V 锥的超早生产厂McCrometer公司开 展了一系列测试研究工作, 得出结论: V 锥和孔板比较, V 锥的信噪比要小的多。由于信噪比小, V 锥在小流量测量时, 即使测 量的差压在较小的工况下也可以准确地进行测量。从而不必像孔板那样, 需要通 过增大变送器的阻尼来改善信号噪声的影响。正因为此, V 锥的量 程比远大于孔板的量程比。印度理工学院的S N S ingh教授分 别使用油和水在不同的雷诺数下做了实验, 得出结论: 在一定的测量范围内, V 锥的流 出系数几乎与雷诺数无关。笔者也 曾参与了数百台V 锥流量计的标定工作, 从数据中可以看出, 一般在1. 0精度范围内, 使用单台差压变送器, V 锥的量 程比就可以达到10..1。

        2、直管段要求低

        V 锥的自 整流功能使其直管段要求低于孔板。印度理工学院的S N S ingh教授分别采用油和水, 在上游 的不同位置安置不同开度的阀门来试验, 超后得出的结论为: 如果上 游的干扰是发生在V 锥流量计的上游10D, 或更远处, 则这种 非对称的速度分布不会影响流出系数的值, 流出系 数将保持在理想条件下所得出的相同的数值; 如果上 游干扰源的位置距离V 锥流量计小于10D (如5D ), 则流出 系数的超大变化量为6%。可见只要V 锥前面有10D的直管段, 无论前 面有什么样的节流件都不会对其测量造成影响。而ISO - 5167中规定 孔板的直管段要求根据前面节流件的不同有很大的变化, 一般至少需要20D。如上述 测试分离器的气体出口一般采用4"的管道, 对于V 锥来说, 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、压力损失小

        压力损 失即不可恢复的压力, 它是流 量计选型时需要考虑的重要指标之一。在当今能源缺乏, 提倡节能减排的社会, 该参数显得尤为重要。由于V 锥体边 缘形状决定流体的流动状态, 流体的 压力损失远小于使用孔板时的压力损失。而且由于V 锥的自整流功能, 其前面无需加整流器, 而孔板 则需要较长的直管段来调整流体的流动状态。海上石 油平台上空间较小, 寸土寸金, 很难满 足直管段的要求, 常常需要增加整流器, 以保证 介质的流动状态。但是整 流器的高压损带来的弊病就是消耗更多的能源。即使不考虑整流器, 在同******量下, V 锥的压 力损失一般也只有孔板的1 /2~ 1 /3。

        4、精度高

        由于V 锥结构无可动部件, 使得V 锥具有很好的重复性, 一般小于0. 1% 。由于量程比宽, 即它的线性度好, 从而使其精度较高。根据GB17167 - 2006..用能单 位能源计量器具配备和管理通则..规定, 用于能 源计量的流量计准确度等级要求为: 煤气和天然气为2. 0级。所以在 测试分离器出口的气体测量中, 在10..1的量程范围内, V 锥加上 差压变送器及二次表的总体误差不会低于1. 5级, 完全能满足计量要求。

        5、长期性能好

        由于锥 体的轮廓形状限制了介质的流动, 流体沿 着锥体形成了边界层, 这意味 着锥体的边缘不容易受不清洁的流体磨损, 从而使开孔比..保持不变, 使得流 量计可以在很长时间内保持精度而不必校验。

 

V 锥流量计的缺点

         虽然V 锥流量 计有很多的优点, 但是它 还是存在一些不足之处。

        1、需要标定

        孔板是 少有通过保证几何尺寸就可以保证其测量精度的流量计。而V 锥属于新型的流量计, 虽然众 多的厂家及科研人员做了大量的实验, 但迄今为止V 锥流量计可依据的标准有限, 而且由 于机密性和专利的限制, 现已公布的有关V 锥流量 计结构设计的可利用的文献较为缺乏。各个生 产厂家依据企标来生产, 可以说产品鱼龙混杂, 并不是 每个厂家的产品都可靠。由于试验数据不充分, 使得每台V 锥流量 计出厂时都必须经过严格的标定。从而也增加其费用。

        2、售价较高

        同种规格的V 锥流量 计的价格要高于孔板流量计, 但低于 可更换孔板流量计。由于V 锥的用料多、加工工艺复杂、标定费用高, 使得其售价较高。但是在考虑流量计时, 初次购 买价及安装费用、仪表的可靠性、长期维护费用、长久压 力损失等综合因素

的总评 才是选取流量计的依据, 只有综 合考虑并权衡了以上这些重要因素, 才能做到合理选型。如前所述, V 锥流量 计除了在初次购买费用上高于孔板流量计外, 其他的 费用应该与孔板流量计持平或低于孔板流量计。尤其是 在补偿压力损失所需要的耗能方面, V 锥流量 计远远优于孔板流量计。所以从长远考虑, 使用V 锥流量 计的综合费用要低于孔板流量计。使用可 更换孔板的目的就是为了提高孔板的量程比。但是其价格昂贵。如果给V 锥流量 计配两台不同量程的变送器, 那么其 量程比的扩展要远大于可更换孔板流量计, 而其价 格要远低于可更换孔板。

        3、 差压较低

        由于V锥流量 计的流出系数要大于孔板流量计的流出系数, 使得相 同流量时孔板的差压值要高于V 锥的差压值。孔板流 量计的变送器一般都是用中差压表, V 锥流量 计一般用低差压表。

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