摘要：與孔(kǒng)闆、文丘裏(lǐ)管等傳統(tǒng)差壓式流(liú)量計相比(bi)💚,“邊壁逐漸(jiàn)收🔞縮式"V 錐(zhui)流量計 在(zài)結構上具(jù)有優勢。V錐(zhui)流量計對(duì)安裝前後(hòu)直管段🚶的(de)要求低,且(qie)具有壓力(lì)損失小、抗(kang)髒污、測量(liang)性能優等(deng)優點。因此(cǐ)，在📐空間緊(jin)湊的FLNG裝置(zhì)上,将V錐流(liu)量計作爲(wei)流量計選(xuan)型的先考(kǎo)量對象。
　　V錐(zhuī)流量計具(ju)備錐形管(guǎn)的特殊結(jie)構，能夠對(duì)流經錐體(ti)的💯流體速(sù)度分布梯(ti)度進行調(diao)整,消除漩(xuán)渦二次流(liú)，降低V錐流(liu)量計前後(hòu)直🏃🏻‍♂️管段的(de)要求。V錐流(liu)量計安裝(zhuāng)成本低、量(liàng)程比寬.信(xìn)号穩定、值(zhi)範圍寬。
1V錐(zhui)流量計的(de)工作原理(li)和結構特(tè)點
1.1V錐流量(liàng)計的工作(zuo)原理
　　V錐流(liu)量計作爲(wei)1種差壓式(shì)流量計，其(qi)基本理論(lun)是可以在(zai)密閉管⭐道(dao)中進行能(neng)量相互轉(zhuǎn)換的伯努(nu)利原理。結(jie)合流動連(lian)🈚續性原理(lǐ)，可以推斷(duàn)在穩定流(liú)場情況下(xia)，管道中的(de)流速與錐(zhui)體前後差(cha)壓的平方(fāng)根呈正比(bi)例.函數關(guān)系。測得錐(zhuī)體上下遊(yóu)的壓力得(de)出差🌈壓即(jí)可實現流(liu)量測量。V錐(zhuī)流量計結(jié)構見圖1。
 
　　體積(ji)流量與差(chà)壓的關系(xi)由下式确(què)定如式(1)所(suǒ)示。
 
　　體積流(liu)量與差壓(ya)的關系如(ru)式2)所示。
 
式(shì)中:D一工況(kuang)下測量管(guan)的内徑,m;
d一(yī)工況下V錐(zhui)體的最大(da)直徑,m;
C一流(liu)出系數,無(wu)量綱;
β一可(ke)膨脹修正(zheng)系數,無量(liang)綱,對不可(ke)壓縮流體(tǐ)時β=1,當流♍體(ti)是可壓縮(suo)流體時，β<1;
ρ一(yi)工作狀态(tai)下，節流件(jiàn)上遊處流(liú)體的密度(dù),kg/m³;
△p一差壓值(zhí),Pa;
P1一節流件(jiàn)上遊導壓(yā)處壓力,Pa;
P2一(yī)節流件下(xia)遊導壓處(chù)壓力，Pa。
1.2V錐流(liu)量計與其(qí)他節流裝(zhuāng)置的比較(jiao)
　　V錐流量計(ji)将“流體收(shōu)縮到管道(dào)中心”的概(gài)念改變爲(wei)“收縮到🔆管(guan)道的内邊(biān)壁”。當流體(tǐ)流經錐體(tǐ)與測量管(guǎn)道之間的(de)環形通道(dao)時，流體逐(zhú)漸向管内(nei)壁平滑收(shōu)縮，錐體🐕前(qián)後産生差(cha)壓,實現流(liú)量測量。錐(zhuī)體在管線(xian)中心位置(zhì)的測壓點(dian)的流量速(su)度剖面最(zui)佳，可以在(zài)不考慮上(shàng)遊流動狀(zhuang)況的情況(kuang)下,獲得精(jing)度高、可靠(kao)好的流量(liàng)測量。
　　孔闆(pǎn)采用“中心(xīn)突然收縮(suō)式”的節流(liú)方式。流體(tǐ)流經節流(liú)✉️件時,未🌈對(duì)速度割面(mian)進行整形(xíng),在管道中(zhōng)心線⁉️附近(jìn)突然性的(de)形成💁局部(bu)🌈收縮。孔闆(pan)是帶有同(tóng)心或偏心(xin)圓形開孔(kong)的一塊金(jīn)屬薄闆。當(dang)流🆚體流經(jīng)圓形開孔(kong)時,管道橫(héng)截面積的(de)突然🈲減小(xiao)使流體局(jú)部收縮，在(zài)孔闆下遊(you)形成幅度(du)較大的漩(xuán)渦。因爲測(ce)壓點🔱需要(yao)位于流體(tǐ)流場較穩(wen)定的區域(yù)以保證其(qí)測量精度(du)和重複性(xìng)，在安裝時(shi)⚽對直管段(duan)長度要求(qiú)(一般🛀前🌈10D、後(hòu)5D)。另外，漩渦(wō)會造成差(cha)壓信号中(zhong)的噪聲增(zēng)大，量程比(bǐ)縮小，測量(liang)精度降❓低(dī),由能量守(shǒu)恒可知,漩(xuán)渦會💘增大(dà)壓損。孔闆(pǎn)的結構特(tè)點還會使(shǐ)孔闆前極(ji)易積污，對(dui)内孔銳角(jiao)線磨損從(cong)💘而🌈難以保(bao)證精度,使(shǐ)流出系數(shù)不穩定。
　　文(wen)丘裏管采(cai)用“中心逐(zhu)漸收縮式(shi)”的節流方(fang)式。即流體(ti)流經節流(liu)件時,在收(shōu)縮段逐漸(jiàn)收縮後，才(cai)會流經管(guǎn)道📧中心線(xiàn)附:近的喉(hóu)道，通過擴(kuò)散段逐漸(jiàn)擴大的管(guan)道流出。文(wen)丘裏管先(xiān)㊙️逐漸收縮(suō)而後逐漸(jiàn)擴大的特(te)點，能夠🍉對(dui)流體速度(du)分布梯度(du)有效整流(liu),壓損較小(xiǎo)，流出系數(shù)接近1。但是(shi)文丘裏管(guan)在使🌈用過(guo)程中喉🚶‍♀️部(bu)的磨損嚴(yan)重,無法長(zhang)期保持測(ce)量精度。而(ér)且✏️文丘裏(li)管漸縮漸(jian)擴的🚶‍♀️結構(gòu)特點,對上(shàng)下遊直管(guǎn)段具有要(yao)🐇求，在測量(liang)濕氣體、冷(lěng)凝物以及(jí)固液兩相(xiang)介質的💃流(liu)量時容易(yi)被堵塞。
　　孔(kong)闆、文丘裏(li)管等老式(shì)差壓式流(liú)量計由于(yu)其結構上(shang)的缺陷,無(wu)♋法滿足FLNG領(ling)域流量測(cè)量的需求(qiu)。而V錐流量(liang)計是對🔱傳(chuan)統節流式(shì)流量計改(gai)進完善後(hòu)的器件👌，其(qi)結構特點(dian)不僅解決(jué)已有差壓(yā)式流量計(jì)的缺陷，而(ér)且還有其(qi)他測量原(yuan)理的流量(liang)計不具備(bei)的優點。
2V錐(zhuī)流量計的(de)性能特點(diǎn)
2.1V錐流量計(ji)的優勢
　　流(liú)體在接近(jìn)V錐體流動(dòng)時産生扁(biǎn)平的流态(tai)分布，V錐流(liu)量計可以(yi)比其他差(cha)壓流量計(jì)更接近上(shàng)遊擾動處(chu)工作。V錐流(liu)量計的建(jiàn)議安裝距(jù)離爲上遊(yóu)直管段直(zhí)徑的0~3倍和(hé)下遊直管(guǎn)段直徑的(de)0~1倍。單個或(huò)雙個彎頭(tóu)在同一平(ping)面或接近(jin)儀表上遊(you)時,V錐流量(liàng)計仍然可(kě)以産生扁(bian)平流态。當(dang)不同流态(tài)接近錐體(ti)時，始終㊙️會(huì)産生一個(gè)可預測的(de)流态,保證(zheng)儀表測量(liang)。
　　V錐一次元(yuan)件的精度(du)可以達到(dào)士0.5%。V錐一-次(ci)元件的重(zhòng)複性高達(da)0.1%。可以測量(liàng)較低雷諾(nuò)數範圍(Re≥8000)的(de)流量。典型(xing)V錐流量計(ji)的量程比(bi)🔞爲10:1。選擇合(he)适的參數(shù)時,可以達(da)⛷️到更高的(de)量程。
　　V錐一(yī)次元件的(de)精度可以(yǐ)達到±0.5%。V錐一(yi)次元件的(de)重複性高(gao)達0.1%。可以測(cè)量較低雷(lei)諾數範圍(wei)(Re≥8000)的流量。典(dian)型V錐流量(liàng)計的量程(chéng)比爲10:1。選擇(ze)合适的參(can)數時,可以(yǐ)達到更高(gao)的量程。
　　錐(zhuī)體的輪廓(kuo)形狀将流(liu)體方向限(xiàn)制爲朝向(xiàng)管道的内(nèi)邊壁,不清(qīng)潔的流體(tǐ)不會對錐(zhuī)體邊界層(céng)産生沖擊(ji),并⛷️且不易(yì)磨損邊緣(yuan)。其β值長期(qī)不變,流量(liang)計不需要(yào)重複标定(dìng),具有長期(qī)的精度穩(wen)定性。
　　流體(ti)在流經節(jiē)流件時,會(huì)産生“一卡(ka)曼旋渦”現(xian)象,在流量(liàng)穩定👈條件(jian)下,對差壓(yā)檢測産生(shēng)幹擾而形(xing)成“信号波(bō)動”。孔闆流(liú)☎️量計🌐會在(zai)孔闆下遊(you)處形成渦(wō)流,呈高幅(fu)低頻的孔(kong)闆信号,影(yǐng)響流量計(jì)的讀數。而(ér)V錐流量計(jì)的結構是(shi)邊壁逐漸(jiàn)收縮節流(liu)，與錐體後(hòu)部産生的(de)幹擾流大(dà)小相同方(fāng)向相反而(er)相互抵消(xiāo)，對信号擾(rǎo)動很小，在(zài)低壓流場(chang)也能夠呈(cheng)現高頻低(dī)幅的壓力(li)脈動，且噪(zào)聲小、信号(hao)🚶‍♀️穩定。
　　V錐流(liú)量計可以(yǐ)在低差壓(yā)力下正常(chang)運行，永久(jiu)壓力損失(shī)低。V錐流量(liàng)計的結構(gòu)特點允許(xǔ)有很寬的(de)比範圍。标(biāo)準的比範(fan)圍爲0.45.0.55.0.65.0.75和0.85。V錐(zhui)流量計“掠(lue)過型”的設(shè)計理🎯念,會(huì)對流體中(zhōng)的殘渣、凝(níng)結物或顆(ke)粒形成吹(chuī)掃沖刷作(zuò)用,因此可(ke)以保🎯持錐(zhui)體長期清(qing)潔。
　　上述短(duan)渦流使V錐(zhuī)下遊的流(liú)體完全混(hun)合，在很多(duō)需要即時(shi)和完全混(hùn)合的應用(yong)中,V錐常被(bei)用作靜态(tai)混合器。
2.2V錐(zhuī)流量計的(de)局限性
　　V錐(zhuī)流量計檢(jiǎn)測元件是(shi)錐體，流量(liàng)計的流出(chū)系數受錐(zhuī)角大‼️小❗、下(xia)遊取壓口(kǒu)位置、錐體(tǐ)最大截面(miàn)處軸向長(zhǎng)度等參數(shu)的直接影(yǐng)響，但是目(mu)前各個廠(chǎng)家尚未形(xíng)成統一規(guī)範,V錐流量(liang)計仍需遵(zūn)循逐🏒台實(shí)流标定的(de)原則。但是(shì)标準節流(liu)裝置(标準(zhun)孔闆、标準(zhun)噴嘴和标(biao)準文丘裏(li)管)能夠達(dá)到國際标(biāo)準ISO-5167,按照國(guó)際标準進(jìn)行設計、制(zhì)造、安裝和(hé)使用。
　　錐體(ti)的結構特(tè)點使得其(qí)無法滿足(zú)雙向流的(de)流量測😍量(liang)🚶‍♀️要⛹🏻‍♀️求。與标(biāo)準節流裝(zhuang)置相比,V錐(zhui)流量計用(yong)料更多，加(jiā)工工藝要(yào)求嚴格,逐(zhú)台标定費(fèi)用高,使其(qí)售價較高(gao)。但綜合考(kǎo)慮并權衡(heng)節流裝置(zhì)購買價及(jí)安裝🈲費用(yòng)、維護費用(yòng)、因壓損造(zao)成的能量(liang)損失等因(yīn)素,V錐流量(liàng)計的總體(ti)費用是更(gèng)合理的。
3.V錐(zhuī)流量計在(zai)FLNG裝置上的(de)應用優勢(shi)
　　陸上工廠(chang)擁有大量(liang)空間,對儀(yí)表占地要(yào)求不高,但(dàn)🈚是在空間(jiān)擁擠的海(hǎi)上,需要盡(jin)可能地減(jiǎn)少空間的(de)使用🔅。FLNG裝置(zhì)設計緊湊(còu),實際工作(zuò)環境還涉(she)及颠簸、腐(fu)蝕等諸多(duō)問題，因此(ci)甲闆上的(de)生産裝🔞置(zhi)詳細設計(ji)與陸地同(tong)🈲規模工廠(chang)的設計完(wan)🔞全不同。V錐(zhui)流量計隻(zhi)需極短的(de)直管段就(jiu)能取得測(ce)量值,其直(zhí)管段要求(qiú)如下:
(1)氣體(tǐ)測量,雷諾(nuò)數範圍(Re)>200000,V錐(zhui)流量計測(cè)量氣體的(de)上遊和下(xià)遊的最小(xiao)直管長度(du)見表1。若≥0.65,表(biǎo)中的直管(guan)段長度需(xū)要增加1D。
 
(2)液(yè)體測量,雷(lei)諾數範圍(wei)(Re)>200000,V錐流量計(ji)測量液體(tǐ)的上遊和(he)下遊的最(zuì)小直管長(zhang)度見表🧡2。若(ruo)≥0.65,表中的直(zhí)管段長度(dù)需要增加(jia)1D.。
 
　　V錐流量計(ji)的使用流(liu)體非常廣(guang)泛,低、高流(liú)速的流體(tǐ)均可以測(ce)量;V錐流量(liàng)計規格齊(qi)全，适用口(kou)徑DN15(1/2")~DN3000(120"),公稱壓(yā)❗力0~25001b,工作溫(wēn)度-200~800℃;且安裝(zhuāng)方式靈活(huó),可以選擇(ze)管道法蘭(lan)式、直接焊(hàn)接式♍、方管(guan)式安裝。V錐(zhuī)🌈流量計在(zài)惠生海工(gōng)爲Exmar以EPCIC模式(shì)總承包建(jiàn)設的FLNG(設計(jì)液化能力(li)約50萬t/a的LNG)中(zhōng)得到了成(chéng)功應用，在(zai)惠生海工(gōng)的FLNG标準化(huà)項目(設計(jì)液化能力(lì)300萬t/a的LNG)也有(you)選型應用(yòng)。
　　需要将液(yè)體和氣體(tǐ)流量計放(fang)在近海平(píng)台、浮式生(sheng)産儲🈚油和(hé)卸油的船(chuán)、海底裝置(zhì)這些場所(suo)時,具有自(zi)調節功能(néng)的V錐近海(hai)🚩流量🐪計所(suo)需要的運(yùn)行直管段(duàn)比其他🏃流(liú)量計少70%，可(ke)以産生不(bu)動産和安(ān)裝成本乃(nai)面的巨大(da)節省,節省(sheng)💘的成本能(neng)夠超過儀(yí)表本身的(de)成本。
4結語(yǔ)
　　V錐流量計(jì)具有精度(du)高、自清潔(jié)功能、實用(yòng)性強、運行(hang)㊙️穩定可靠(kao)、長期穩定(ding)性好,方便(biàn)了生産,滿(man)足生産計(jì)量的需要(yào)🔞。且.V錐流量(liang)計的結構(gòu)決定其不(bu)需要長的(de)💘運行直管(guan)段或者流(liu)量調節儀(yí)📞表，安裝💯條(tiáo)件的局限(xiàn)少，在空間(jian)緊缺的FLNG裝(zhuāng)置上是流(liu)量測量儀(yi)☁️表選型的(de)重要參考(kao)因素。

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