JKLVZ系列V锥流量计

一、 V锥流量计 测量原理

　　V锥流量计传感器和差压变送器组合是一种新颖差压式流量计，可准确测量宽雷诺数(8×103≤Re≤5×107)范围内的各种流量计条件的流体，和其他差压式流量计原理一样，都是根椐在封闭管道中连续流动的流体能量守恒的伯努利定理进行测量，对于理想的流体，介质的流速与差压的平方根成正比。

　　V锥流量传感器*的锥形节流的物理结构，不但扩大了介质流量和测量范围，还具有流体整流的特殊构造，因此在工艺上直管段要求很低，*不同于其它差压型流量计需要很长的直管段来流体稳流。V锥流量传感器继承了传统差压式流量计稳定性好、通用性强的优点，并避免了传统差压流量计的局限性。

　　V锥流量传感器的基本原理是在测量管中同轴安装的V锥体和相应的取压口。该测量管和V锥体是经过设计，精密加工的。

　　流体在测量管流过V锥体时、与流动的流体互相产生作用，在锥体前面生新形成流态，局部收缩使流体的流速加快，静压下隆。

　　在V锥体的前后产生差压△P，此差压的高压(正压)是在上游流体收缩前的管壁取压口处测得的静压力P1，而低压力(负压)则是在内锥体朝向下游端面，V锥中心轴处所开取压孔处压力P2。

二、 V锥流量计技术特点

　　1、 流体的流态整形

　　V锥流量传感器的流量计算公式与其它差压(DP)仪表类似，但是V锥体的几何形状与传统的差压仪表*不同。V锥流量传感器是把锥体安装在管道的收缩流体。

　　如是流体在一个很长的管道内流动，没有任何阻挡或干扰，它是充分发展的流动。管道内流体流速是不一样的。管壁处的流速是较小，管道的流速*大，这是由于管壁的磨擦使流体通过时流速变慢。如果系列V锥体是悬挂在管道的，因此它直接与流动的高流速区产生相互作用。V锥体迫使高流速区域与靠近管壁的低流速混合，孔板的开孔是在管道的，不与这个高流速区域立生相互作用。这是V锥流量传感器在较小流量时的一个*大优点。当流量减小时，V锥继续与管道内的*大流速产生相互作用。在其它差压仪表可能渐变有用的差压信号的地方，V锥流量传感器仍然能够产生差压信号。

　　2、准确度过

　　V锥流量传感器的一次元件准确度可达到±0.5%。流量测量的系统准确度取决于V锥流量传感器的准确度和差压变送器。二次仪表的准确度等。

　　3、 重复性好

　　V锥流量传感器的重复性可达到±0.5%，或更好。

　　4、量程比宽

　　V锥流量传感器的量程比远远超过传统的差压仪表。典型的V锥量程比是10：1，较大的量程比也是可以达到。当雷诺数低到8000时流量计还可以产生差压信号。所以，可测量较低的雷诺数范围流体。

　　5、直管段安装要求低

　　实际安装时管道的流体的流态很少是理想的。如果流量计安装在流体流动不能充分发展的管路上，例如弯头，阀，缩管或扩管，三通节头等都会对流动的发展产生干扰。用别的流量计技术测量受到干扰的流动，可能会产生实质性误差。V锥流量传感器的使用可以在锥体上游重新形成流态，克服了这个问题，这得归咎于V锥的外型和中心安装位置，当流体接近锥体时流态变得“扁平”朝着充分发展的流态形状发展。

　　流体在V锥管流动时可以将它产生扁平的流态分布，因此与其它差压仪表比对上游的干扰更能发挥作用。V锥上游直管：0-3D;下游直管：0-1D。这时那些大口径，费用昂贵的管路用户，或较短运行管路的用户带来好处。有些特殊条件，例如单个或双个弯头不在同一个平面或接近仪表上游，在这种情况下V锥仍然可以产生扁平流态。这意味着当不同流态接近锥体时，始终会产生一个可预测的流态，保证仪表准确的测量。

　　6、长期稳定性能好

　　由于V锥体的外形是收缩流体不会对突变表面产生撞击、沿锥体表面形成分界层，引导流体离开β边不会遭到脏污流体的磨损，但是孔板锐边常受到磨损。因此系数保持不变，V锥流量传感器具有长期稳定性能好的特点。

　　7、信号稳定性好

　　差压仪表一般都有“信号波动”，即使在流量稳定的情况下，一次元件产生的信号也会有一定的波动量。例如孔板流量计，在孔板后面会形成长长的涡流，这种长的涡流会产生高震幅，低频率孔板信号，干扰流量计的读数。对于V锥流量传感器，流体通过V锥，在V锥后面形成短的涡流，产生低振幅，高频率信号，转换成稳定的V锥信号，其信号波动是孔板的1/10。见右图：V锥和孔板信号。

　　8、流体的低压损

　　因为流体对突变V锥的平滑的表面没有撞击，因些V锥流量传感器的压损比孔反低。同样，由于V锥信号的稳定性，同样流量的满量程V锥差压信号比其它差压仪表低。这样可以隆低的流体压损。同样的β值，其压损是孔板的1/3-1/5。

　　9、V锥体β系数计算范围宽

　　由于V锥流量传感器的V锥*的几何形状，使得它的β系数范围宽，标准的β系数范围：0.45，0.55，0.65，0.75，0.85

　　10、流量传感器的管内无滞留区域

　　由于V锥流量传感器的测量流体流过V锥“一扫而过”的设计理念，不可能在管内有流体中的颗粒、残渣、凝结物沉积的滞留区域。特别具有自清洁的功能，适用于脏污流体的流量测量。

　　11、不同的物料混合

　　V锥体面的短的锥体产生涡流可将下游的物料*混合，即V锥流量传感器也可作为物料混合器的场合使用。

三、主要技术参数

　　准确度 ±0.5%(差压流量变送器准确度应高于±0.2%，含±0.2%)

　　(β：0.45~0.85，当β<0.55，量程比4：1时，准确度：≤0.30%)

　　重复性 ±0.1%

　　工作压力 ≤16MPa，*大≤32MPa

　　工作温度 -40-550℃

　　环境温度 -40-65℃

　　安装直管段要求 前0-3D直管段、后0-1D直管段

　　量程比宽 通常为10：1，选择合适的参数可达到50：1

　　压损小 同样的β值，压损是孔板1/3-1/5

　　适用介质 气体 煤气：焦炉煤气、高炉煤气、城市煤气

　　天然气：包括含温量5%以上的天然气

　　各种碳氢化合物气体：烷烃类，烯烃类等气体

　　各种气体制造：氢、氦、氩、氧、氮气等到

　　腐蚀性气体：湿的氯化物气体等

　　空气：包括含水，含尘埃的空气，压缩空气等

　　烟道气：各种锅炉、加热炉排放的烟道气

　　蒸汽 饱和蒸汽 过热蒸汽

　　液体 油类：原油、燃料油、含水乳化油、柴油等

　　水：原水、饮用水、生产水、污水等

　　各种水溶液：酸、碱、盐水溶液等

　　有机物化学品：甲醇、乙二醇、二甲苯等

　　特殊

　　流体 油+HC气+沙

　　加气的水：H2O+N2+空气，H2O+CO2等

　　V锥流量传感器广泛地应用于市政、电力、化工、石油化工、冶金、食品加工等行业中流体的流量测量

四、V锥流量计直管段要求

　　1、法兰、夹持连接型

　　V锥流量传感器是一段带法兰的直管段，V锥体置于管内，在工艺管道上焊接同样的法兰，与V锥流量传感器组装即可。

　　V锥流量传感器在垂直管道上管装时，流体应自下而上流动，由于正负取压口不在同一水平面，应对其高度进行必要的修正。

　　2、焊接型

　　V锥流量传感器由于其耐磨性非常好且流体对V型锥体有吹扫作用，使其有自清洁功能。所以可以把V锥流量传感器做为管道的一部分焊于管道中。

　　上、下游直管段要求：

　　气体测量，雷诺数范围(Re)>200，000，β值大于或等于0.65

　　上、下游直管段要求：

　　液体测量，雷诺数范围(Re)≤200，000，β值大于或等于0.65

五、V锥流量计安装方法

　　(1)测量液体流量

　　(a)差压变送器*好安装在内锥体装置的下方(图1.1)，这样可以避免液体中气体进入导压管和变送器中。

　　(b)如果变送器不得不安装在内锥体装置的上方(图1.2)，为了减少液体中的气体进入导压管内，应在内锥体装置和导压管之间装U型弯管，且弯头下端至少低于管道中心1米。

　　(c)在水平或倾斜的管道上，如果将导压管装在内锥体装置的上半部，这样在导压管内会积聚气体，如果装在内锥体装置的下半部，会使沉积物落入导压管内。因此，导压管应自内锥体装置的水平中心线两端引出，或自水平向下小于45度引出。

　　(2)测量蒸汽流量

　　(a)为了保证变送器不受蒸汽高温的影响，在变送器和内锥体装置之间必须安装两个位于同一个高度的冷凝器，并在冷凝器、导压管和高、低压室内充满冷凝水，避免高温对变送器的影响。

　　(b)差压变送器*好安装在内锥体装置的下方(图2.1)，这样可以避免气体进入导压管和变送器中。冷凝器应安装在尽量靠近内锥体装置处。

　　(c)如果差压变送器不得不安装在内锥体装置的上方(图2.2)，应把冷凝器装在高于差压变送器的地方。

　　(d)上述两种安装方法均在靠近变送器的地方装有阀，以供吹洗导压管。同时在内锥体装置和次凝器之间的导压管上应加保温层。

　　(e)其他安装方法参数(1)b、c

　　(3)测量气体流量

　　(a)差压变送器*好安装在内锥体装置的上方(图3.1)，这样可以使导压管内所产生的冷凝液流回管道。

　　(b)如果变送器不得不安装在内锥体装置的下方(图3.2)，为了减少水份凝结在导压管内，应从内锥体装置引出的导压管装U型弯管，且弯头上端至少高于管理中心1米。

　　(c)在水平或倾斜的管道上，为了避免管道中冷凝液进入导压管，导压管应自内锥体装置体的水平中心线上半部引出。

　　(d)若气体中含有污物或灰尘，在导压管的转弯地方应安装十字接头，以便清洗或吹洗。

六、V锥流量传感器选型需要的工艺参数

　　1、流体名称

　　2、管道内外径 (mm)

　　3、选用V锥流量传感的形式

　　4、刻度流量单位(kg/h，t/h，m3/h，Nm3/h)

　　a、在工作状态下 b、在标准状态下

　　5、常用流量

　　6、*小流量、*大流量

　　a、在工作状态下

　　b、在标准状态下(介质为气体时应该说明流量的标准状态)

　　7、工作压力(MPa)

　　a、压力 b、表压力

　　8、流体温度(℃)：*高、*低、常用的温度

　　9、流体密度(kg/m3)

　　a、在工作状态下 b、在标准状态下(介质为气体时应该说明流量的标准状态)

　　10、流体粘度(Pa.s)

　　11、相对温度

　　12、气体成分

　　容积百分比(用于二种以上的混合气体)

　　13、管道装置

　　a、水平 b、自下而上

　　14、管道法兰

　　a、按法兰标准规范，代号为提供法兰标准及型号 b、乙方设计供法兰图纸

　　注意：测量水和水蒸气须提供(1)、(2)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(12)、(13)

　　测量一般气体须提供(1)~(14)

　　测量一般溶液及油类须提供(1)、(2)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)、(9)、(10)、(13)、(14)

　　各项数据必须填写工艺设计的一个具体数值，请勿填写由大约多少的某一段范围

七、HLVZ型V锥流量传感器选型要点

　　1、HLVZ型V锥流量传感器设计选型需用户提供准确的工艺参数，或设计院的流量计选型规格书;

　　2、根据介质理化特性、使用工况条件、准确度、安装要求等进行选型;

　　3、根据介质的种类、温度、压力、腐蚀性等要求选取流量计对应的管道、法兰、锥体、取压方式进行材质的选型;

　　4、根据介质的温度、流量和压力选取流量计管道的公称直径、壁厚、管法兰的压力等级、密封面、连接式进行选型;

　　5、根据介质的温度、压力和粘度、是否脏污等特点，选择取压方式及取压连接件的材质和等级进行选型;

　　6、根据以上的选型的组合就得出该V锥流量传感器的型号。其结构尺寸可从尺寸表里查到，是否带配对法兰、螺栓螺母垫片、阀组等附件，需在备注栏里说明，安装直管段基本要求按直管段要求进行;

　　7、V锥流量传感器的设计计算利用所有的工艺参数和选择合适的β值，进行计算，取得理想的差压值、量程比和压损;

　　8、为方便配套差压变送器，建议刻度差压值选在10-30kPa范围，对于低流量，尽可能将差压选在0.5kPa以上，双法兰取压，尽可能选3kPa以上

八、V锥流量传感器、变送器及流量计的组合

　　依照产品供货范围以及输出信号的不同，V锥流量传感器的组成可分为3类：

　　1、 V锥流量传感器

　　只提供差压信号的形成部分(V锥流量传感器)，不提供差压变送器三阀组和流量显示部分，输出信号为差压。由用户自己进行配套。

　　2、 V锥流量变送器

　　由V锥流量传感器和差压变送器组成。有分体式安装和一体式安装两种结构。

　　分体式V锥流量变送器由独立的V锥流量传感器和差压变送器组成。V锥流量传感器和差压变送器之间的引压管连接由用户自己完成，而差压变送器可以配套供应。

　　一体式安装是产品出厂时已将差压变送器三阀组与V锥流量传感器连接成一体，用户购买一体式V锥流量变送器后，使用时不需再连接引压管。若需配接相应的流量积算仪、压力变送器和温度传感器可以配套供应。

　　3、 V锥流量计

　　有分体式安装和一体式安装两种结构：

　　分体式安装由独立的V锥、差压、压力、温度传感器、流量积算仪、三阀组、截止阀等部分组合而成。各部分这间的连接组合由用户自己完成。有防爆型及普通型两种。

　　一体式安装由智能流量积算仪和V锥流量变送器一道V锥流量计。它带有差压变送器和三阀组(压力传感器、热电阻温度传感器，必要时选用)。智能流量积算仪的流量范围和V锥流量变送器相适应。分体式有本安型防爆产品及普通型产品两大类。