摘要：V 形錐流量(liang)計 是一種差壓(yā)流量計，借助于(yu)V形錐體在流場(chǎng)中的節流效應(ying)，在對⛹🏻‍♀️上下遊壓(yā)差實施檢測後(hòu)即可以實現對(duì)流量的🐅測量。介(jie)紹特種材料在(zai)煤氣、壓縮空氣(qì)、過熱蒸汽等場(chang)合使用V形錐流(liú)量計的情況，重(zhòng)點突出🐕了V形錐(zhuī)流量計自整流(liú)（所需直管段短(duan)）、自清掃（耐髒污(wū)）、永久壓損小（節(jie)能）的特點，爲其(qí)的進一步推廣(guang)使⚽用提供參考(kao)。
0引言
　　V形錐流量(liàng)計屬于新型差(cha)壓類流量測量(liang)儀表，其基本原(yuán)理💰和❗傳統差壓(ya)類儀表一樣，唯(wei)一的差别在于(yú)結構😄形式的不(bu)同,正因爲結構(gou)形式的改變形(xing)成了其鮮明、獨(dú)有的優點。與傳(chuán)統的流量測量(liàng)儀表相比，V形錐(zhui)流量計具有自(zi)整流、自混合、自(zi)清掃、自保護、量(liang)程比大、壓損小(xiao)、精度高、重複性(xing)好等優點。
　　通過(guo)參觀、學習逐步(bu)了解了V形錐流(liu)量計的各種實(shí)☔用優點,通過和(he)其他各種流量(liàng)計的綜合對比(bǐ)以及☔到V形錐流(liú)量計生産廠家(jiā)的實地考察後(hou),确定在焦💰爐煤(méi)氣、壓縮空氣、過(guo)熱🔅蒸汽等場合(he)使用V形錐流量(liang)✍️計進行流量測(cè)量。保證測量精(jīng)度的前提🌈下主(zhu)要使用V形錐流(liu)量計的自整流(liú)(所需直管段💛短(duǎn))、自清掃(耐⛹🏻‍♀️髒污(wū))、永久壓損小(節(jiē)能等特點,通過(guo)一段時間的實(shi)際應用,V形錐流(liu)量計的優點得(dé)到體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼現。
1V形錐流(liu)量計幾何結構(gou)設計
　　V形錐流量(liang)計流量測量公(gōng)式與其他差壓(yā)式儀表有♌所類(lèi)似☂️，但☀️是🈲在幾何(hé)結構方面差異(yi)較大,受到這一(yī)結構🚶‍♀️的影響,V形(xing)錐流量計具有(yǒu)傳統 差壓流量(liang)計 沒有的應用(yòng)優勢。在很長管(guan)道中,若不存在(zai)阻擋物☔和幹擾(rao)作用，出現流體(tǐ)則爲充分發展(zhǎn)流。若在管道✏️截(jié)面上選㊙️取一條(tiáo)徑向線🈲,線上各(gè)點流速均具有(you)差🔱異。和管♈壁緊(jǐn)貼🈲的流體,因爲(wei)受到摩擦力的(de)影響,速度趨近(jin)于零,但是在😍此(cǐ)過程中😍中心處(chù)存在有最大流(liu)速。若在管🐪道中(zhōng)心懸挂🏃🏻‍♂️一一個(gè)V形錐體，則會對(dui)中心處流速産(chan)💘生迫使作用,降(jiang)低💛流速，同時管(guan)壁附近流速會(huì)不斷加大,實現(xian)流速“勻化”。其🧑🏾‍🤝‍🧑🏼他(ta)類型的差壓式(shi)流量計中心位(wei)置㊙️爲空，無法出(chū)現流速“勻化”效(xiao)果。因此在V形錐(zhui)流量計中這是(shì)一個顯著優點(diǎn)，能夠保障在低(dī)流速情況下出(chū)現足夠的差壓(ya)，尤其是在流✊速(su)逐漸降低🌏過程(cheng)中,這一作用更(geng)加顯著。但是如(ru)果采用的是傳(chuán)統差壓儀表,在(zai)此🙇🏻情😍況下已經(jing)無法測量。
　　傳統(tǒng)差壓流量計存(cun)在有“信号跳躍(yuè)”(Signalbounce)現象。即爲就算(suàn)是在流動❓穩定(ding)情況下,也存在(zai)有信号脈動。由(you)于流體在管道(dao)中流動，節流下(xia)遊會出現旋渦(wo)，在差壓流量加(jiā)檢❗測中節流件(jiàn)下遊旋渦因爲(wèi)受到錐體下遊(yóu)的影響，出現高(gāo)頻低🛀幅且具有(yǒu)對稱性的小旋(xuán)渦，孔💔闆出現的(de)是低頻高幅大(dà)漩渦。如果在某(mǒu)一工況中,V形錐(zhuī)流量計和孔闆(pan)出現的均是1kPa差(chà)壓，孔闆下遊渦(wo)流高幅波動中(zhōng)可能會引發出(chū)現0.5kPa的幹擾信号(hao)。簡而言🏃‍♀️之,在這(zhè)--情況下孔闆
　　有(yǒu)效信号在噪聲(shēng)信号中淹沒量(liang)可能達到50%,但是(shì)V形錐流量計幹(gan)擾信号隻有0.1kPa。從(cóng)這一點可以看(kàn)出,V形錐流量計(jì)的信号噪聲很(hen)低,就算是在流(liú)量和差壓較低(di)情況下，也具有(you)一定🤞的測量精(jīng)度和穩定性,因(yīn)此在低密度和(he)低流速氣體測(cè)量中非常适用(yòng)。
2.V形錐流量計特(te)點的應用
2.1自整(zhěng)流、自清掃特點(diǎn)的應用
　　焦爐煤(méi)氣自身的特點(dian)導緻在測量方(fāng)面存在兩個最(zui)主要的難題:由(yóu)于黏性導緻固(gù)體物的堆積,從(cong)而引起截流❓件(jiàn)β值的改💰變，最終(zhong)引起測量誤差(cha)，不能進行連續(xu)的、長期的、有效(xiào)的、正确的流量(liàng)測量:造成差壓(ya)測量取壓孔的(de)堵塞。考慮到☁️V形(xíng)錐流量計具有(you)自清掃(耐髒污(wu))的特點,決定在(zai)所有測量✏️焦爐(lú)煤氣的場合全(quan)部采用V形錐流(liu)量計,在半年的(de)現場運行過程(cheng)中,讀數--直很穩(wen)定，和理🛀🏻論值的(de)差🧑🏾‍🤝‍🧑🏼别在誤差允(yun)許範圍之内。在(zai)停車例行檢修(xiū)時,在V形錐流量(liang)計供應商的配(pèi)合”下，拆下一台(tái)V形錐流量計進(jin)行了實際觀❤️察(cha),發現其邊緣無(wu)明顯磨損的痕(hén)迹，錐體和錐體(ti)部✌️分的管道也(ye)無明顯的固體(ti)物堆積現象。
　　焦(jiao)爐煤氣的總輸(shu)出采用DN1600mm管道，如(rú)果采用孔闆等(deng)傳統的測量儀(yí)表，受現場條件(jiàn)的限制，無法滿(mǎn)足SY/T6143-2004标準中關㊙️于(yú)孔闆等流量計(ji)上下遊直管段(duàn)的規定和要求(qiú)。考慮到V形錐流(liú)量計具有自整(zheng)流，所🏃🏻需直管段(duan)短的特點(隻需(xu)前三後🌏一的直(zhí)管段),結合現場(chang)實際情況，在焦(jiao)爐煤氣的總.出(chū)口處安裝了一(yī)台DN1600mm的V形錐流量(liang)計。在運行過程(chéng)＼中,這台V形錐💯流(liu)量計的讀數指(zhi)示和焦爐煤氣(qi)總流量的理論(lun)計算值非常接(jie)近。V形錐流量計(jì)在設計過程🐇中(zhōng)，采用的是置于(yú)管道中心的😘V形(xing)錐體流線型節(jiē)流結構，實施檢(jian)測之前也可以(yi)有效整流其不(bú)規則流體，即便(bian)不增加流體整(zheng)流器也能實現(xiàn)對流體整流情(qíng)況的✉️有效處理(lǐ)。中心懸挂流🏃‍♂️體(ti)形錐體可以實(shi)現對流💰速曲❗線(xiàn)的重塑，在錐體(ti)上、下遊較窄💚區(qū)域内(前0~3D,後0~1D),能夠(gou)實現對流速✨不(bú)規則液體的整(zheng)流，從而轉變成(chéng)爲理想液體,有(you)效滿足伯努利(lì)定理的要求,提(ti)升測量精度💋以(yǐ)及重複性。測量(liàng)過程中不用設(shè)置很長的直管(guǎn)段整流,對于流(liú)量計安裝也具(jù)有重要意義。
　　綜(zong)合分支管道的(de)流量讀數指示(shì)和總流量讀數(shu)指示對比,它們(men)之間存在接受(shou)範圍之内的誤(wù)差。對造成這㊙️種(zhǒng)誤差的原因進(jìn)行分析,認爲是(shì)由于現場各種(zhong)複雜工況條件(jian)的共💚同作用造(zào)成的,這種誤差(cha)并不影響正常(cháng)生産和各個環(huán)節的能源計量(liang)。之前采用的是(shì) 孔闆流量計 以(yǐ)及均速管流量(liàng)計，煤氣中存在(zai)的雜質比較多(duō)，例如⁉️焦油、氨水(shuǐ)等,因此需要對(duì)孔闆或均速管(guǎn)定期進行清🈲洗(xǐ)或者蒸汽吹🈲掃(sao)，否則會導緻上(shang)下遊端面、上遊(yóu)側直角入口邊(bian)緣出🌈現污染,進(jìn)而會引發出現(xian)儀表導壓管堵(dǔ)塞等,影響測量(liàng)精☔度:孔闆前後(hòu)直管段積水，也(yě)會降低管道流(liu)通面積,提升流(liu)速以及差壓🈲,在(zai)測量中流量顯(xiǎn)示值會出現明(ming)顯提升，嚴重時(shí)可能會導緻出(chu)現導壓管堵塞(sāi)、變送器停止使(shǐ)用。爲确保儀表(biǎo)穩定與性能♉,則(zé)需要定期對其(qi)實施維護，工作(zuo)量非常大。V形錐(zhuī)流量計本身存(cún)在有自吹掃式(shi)結構，在設計過(guò)程中沒有滞🚶‍♀️留(liu)死區。在通過錐(zhui)體的時🚩候介質(zhì)會出✉️現加速,正(zheng)壓👉取壓孔、錐體(ti)外壁和錐體附(fu)近管壁會受到(dào)不斷沖刷，一小(xiǎo)段不流動介質(zhì)也會對負壓💔取(qu)壓孔造成隔離(li)作用，從而阻🔴止(zhi)髒污雜質進入(ru),所以V形錐流量(liàng)計在應用中無(wú)論是雜質還是(shi)易結晶髒污介(jiè)質中均适用,特(te)别是在焦爐煤(mei)氣、爐煤氣等介(jiè)質中更加适用(yòng)。公司自采用V形(xíng)錐流量計以來(lai),目前已經使用(yòng)多年，未對其進(jin)行過維護,同時(shi)對其檢查也未(wèi)發現流量計中(zhōng)存在有節流裝(zhuang)置污染管道積(jī)水等情況,顯著(zhe)降低了儀表應(yīng)用的維護工作(zuò)量,對于提升測(cè)量正确率和可(kě)靠性具有重要(yào)作用。
2.2永久壓損(sun)小(節能)特點的(de)應用
　　節能減排(pái)已經深入到人(ren)們生活的各個(gè)方面，焦化行業(ye)是一個高耗能(neng)的行業,節能減(jiǎn)排不僅是積極(ji)相應國家政策(cè)和号召,而且可(ke)以在無形之中(zhōng)爲企業節省大(da)筆的資金支⭐出(chu)，節省的資金支(zhī)出也就是企業(ye)多增加的利潤(rùn)空間。
　　V形錐流量(liàng)計和其他流量(liang)計相比有一個(gè)優點就是永久(jiǔ)🌈壓損🏃小,永久壓(yā)損小也就意味(wèi)着節能。
　　在空氣(qi)管網設計之初(chū)計劃采用孔闆(pǎn)流量計進行測(ce)量,通過與🔴V形錐(zhui)流量計的對比(bi)，從長遠來看,使(shǐ)用🐪V形錐流量計(jì)是更經濟更合(hé)算的計量方法(fǎ)。
列舉一例，流體(ti)爲壓縮空氣,其(qí)他工藝條件見(jian)表1。

(1)選用孔闆測(cè)量，計算結果如(ru)下:孔闆的β=0.5146,常用(yong)流量下的差壓(ya)值△P-=27.396kPao
(2)選用V形錐流(liu)量計進行測量(liàng),計算結果如下(xia):V形錐的🌈β=0.5577,常用流(liú)量下的差壓值(zhí)△P=10.904kPa。
孔闆的壓損:△=(1-β")×△P或(huò)△?=(1-0.24β-0.52β2-0.16β2)×△P
V形錐流量計的(de)壓損:△=(1.3-1.25β)×△P
　　根據上面(mian)的計算公式，常(chang)用流量下孔闆(pǎn)的永久壓損爲(wèi)19.61kPa,常用🐅流量下V形(xíng)錐的永久壓損(sun)爲6.57kPa。
　　所以，常用流(liu)量下永久壓損(sǔn)的差值Ao=19.61.-6.57=13.04kPa。
　　在常用(yong)流量下，使用V形(xing)錐流量計比使(shi)用孔闆流量計(jì)🥰少消🥵耗的功率(lü)爲:
W=(△Qkph)/(3.6ηpfl)
式中：
W一能耗(hao)值,W
△?一永久壓損(sun)值,kPa.
Qkph一質量流量(liàng),kg/h
η一泵和電機的(de)效率,通常取η=0.8
pfl一(yī)在工況下,在上(shang)遊取壓孔處，流(liú)動液體或氣體(tǐ)(蒸氣的密度，kg/m3
　　把(ba)上面的計算結(jie)果代入功率公(gong)式得W=21733.3W。所以，用V形(xíng)錐代替孔闆,每(mei)年可節約的耗(hào)能費=(W/1000(每年的運(yun).行時數🔴)(電費🔴)。在(zài)常用流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量下🚩,年(nian)節省耗能費=21733.3/1000×24×365×1=190383.7元(yuan)。也就是說,用V形(xíng)錐流量計代替(tì)孔闆測量壓縮(suo)空氣後,每年可(kě)節省的耗能費(fei)爲19萬元🔴左右。
　　在(zài)過熱蒸汽測量(liàng)方面，采用同樣(yang)的計算方法可(kě)以得📧出每年節(jiē)省的耗能費。同(tóng)時，V形錐流量計(ji)在應用🎯中也非(fēi)常适合應用在(zài)低壓、低流速介(jiè)質流程測量♌中(zhōng)。在應❌用均速管(guǎn)流量計實施測(cè)量過程中，如果(guo)管🌈道中煤氣流(liú)速較低，差壓信(xin)号較小情況下(xia)，則會直接降低(di)系統✌️檢測精度(dù)。均速管流量計(jì)檢測中的最大(dà)差壓爲120Pa,正常情(qing)況下爲2~5Pa.相對🧡來(lái)講系統精度偏(piān)低。如果差壓信(xin)号比✔️較小，則會(hui)對變送器校驗(yan)以及适用精度(du)造成影響。也🔞會(hui)直接導緻孔闆(pǎn)🈲出現污染、儀💋表(biao)導壓管不暢等(deng)問題，直接影響(xiǎng)測量精度。V形錐(zhuī)流量計在設計(jì)中采💃🏻用的是類(lei)似孔闆的節流(liu)件，和均速管流(liu)量計相比差壓(ya)值明顯偏高，和(he)孔闆相比因爲(wèi)管道邊緣出現(xiàn)--定的收縮，降低(di)了阻力損失，所(suǒ)以🌈就算是在🔞阻(zu)力損失--緻情況(kuang)下,設計中✍️采用(yòng)存在有較大差(chà)壓值的V形錐形(xíng)流量計,和孔❤️闆(pǎn)測量時的✉️差壓(yā)值相比也明顯(xiǎn)偏大，對于差壓(ya)信号具有顯著(zhe)提升作用,也便(biàn)于進行變送器(qì)校驗.進而提⛹🏻‍♀️升(sheng)系統測💰量精度(du)。
　　壓縮空氣和過(guò)熱蒸汽的測量(liang)點有數十個，随(suí)着企業的發展(zhǎn)和規模的擴大(dà).測量點還會逐(zhu)步增多,如果全(quan)部使用V形錐流(liu)量計進行測量(liang),則每年的節能(neng)費将非常可觀(guān),同時也爲企業(ye)自身創造了更(geng)多的經濟效益(yi)和社會效益。
3結(jié)束語
　　随着在各(gè)種不同工礦條(tiáo)件下的廣泛應(yīng)用,V形錐流量計(ji)的各種優點得(de)到了明顯的體(tǐ)現。更多的從事(shì)🍓計量方面的人(ren)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻員認識并認可(ke)了V形錐流量計(ji)。自從🧡公司使用(yòng)V形錐流量計以(yi)來,大♍大減少了(le)維護人員的維(wei)護量🥰，而且保證(zhèng)了各種介🔱質計(ji)量的正确和運(yun)行的穩定性。随(sui)着國家節能減(jian)排政策的逐步(bu)深入,V形錐流量(liàng)計将會有更加(jiā)廣闊✊的發展空(kong)間。

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