V锥流量计

 

V锥流量计（v-coneflowmeter)是20世纪80年代出现的一种新颖差压式流量计，它利用V锥体在流场中产生节流效应来测量流量。与普通节流件比，它改变了节流布局，从中心节流改为环状节流。实践的使用证明，V锥流量计与一般差压流量计相比，长期使用精度高，重复性好，安装条件局限性小，耐磨损，测量范围宽，适合脏污介质，压损小等优点。由于V锥体本身作为流场的整流器而成为一种具有性能的流量传感器。

 

 

特点

  

 

V锥流量计的优点

• 安装所需要的直管段短：前直管段只需要0～3D，后直管段只需要0～1D。

采用“内壁逐渐收缩式”节流方式的V锥流量传感器使流体在流经V锥与管道内壁的空间时，能迫使高流速区域向管壁逐渐收缩靠近，逐渐平滑地对流速进行均化，从下面示意图可以看出

“流速均化”的过程。V锥流量传感器之所以具有对流速进行逐渐均化的功能，是由V锥流量传感器是采用“逐渐内壁收缩式”的节流方式所决定的，也是由V锥体的结构和形状决定的。正因为V锥具有这种对流速进行“逐渐均化的自整流功能”，使得采用V锥流量计进行流量测量时，前后只需要很短的直管段就可以了。实验结果表明，V锥流量计量的前后直管段长只需要3D（前）和1D（后）。这不仅解决了孔板等老式差压流量计存在的前后需用很长的直管段的缺陷，同时也具有比电磁流量计量，涡街流量计等非差压式流量计更短的直管段。下图是各类流量计在安装时对前后直管段的要求：

 

	前直管段（D为管道内径）	后直管段（D为管道内径）
电磁流量计量	5D	3D
涡街流量计	10D	5D
超声波涡街流量计	10D	5D
阿牛巴或威力巴流量计	20D	10D
孔板	10D	5D
容积式流量计	无	无
质量流量计	无	无
超声波流量计	无	无
V锥流量计	3D	1D

 

 

• 准确度高0.5%，重复性好0.1%，量程比宽10:1

由于V锥流量传感器采用“内壁逐渐收缩式”的节流方式，使得在下游侧产生的静压是高频低幅值的信号（喘流），而不是孔板等老式差压流量计量产生的是低频高幅值的信号，如下图所示（负压波动示意图）：

 

V锥流量计     10:1

孔板3:1

                                   时间

这使得差压变送器测量出的差压△P是低躁声的非常稳定的信号，如果在躁声大的背景下，差压变送器是没法测量出低压力，小流量的压力信号的。

实验表明，在低压侧，V锥流量计的差压变送器可以测量出分辨率优于2.5毫米水柱的压力，从而使只用一个差压变送器就可以获得很大的量程比和重复性。

大量实验数据表明，设计和加工V锥的形状和角度（非常关键），使流速尽可能的“均化”（是产生高频低幅值信号的低躁声的稳定信号的主要原因），可以使V锥流量计（配准确度为0.2级的差压变送器）的准确度优于0.5%，重复性优于0.1%，量程比达到15：1（不同口径的V锥流量传感器必须采用不同的结构才能做到这一点）。V锥流量计所具有的这些优点克服了老式差压流量计准确度低，重复性差，量程比窄且信号不稳定的缺陷。

 

• 压力损失小只有几千帕，甚至零点几千帕的压力损失

压力损失大是传统的差压流量计的大缺陷。但是采用“内壁逐渐收缩式”的节流方式的V锥流量传感器实现了流体向管道内壁的逐渐收缩和扩散，流体在流经V锥体时对V锥平滑的表面没有撞击，因此V锥的压损比孔板要低很多。下图是多种流量计（DN80，在300gpm 流速）的压力损失的比较：

 

从上图可以看出，V锥流量传感器的压力损失是很小的。各种不同β值的V锥流量传感器的压力损失的计算：

 

β值	压力损失
0.45	74%×△P
0.55	61%×△P
0.65	49%×△P
0.75	36%×△P
0.85	24%×△P

由于V锥流量计的压力损失很小，使得V锥流量计特别适用于低静压流体的流量测量，如烟道气，电厂循环流化床的风的流量测量，这些使用场合的流体静压力小的在3KPa左右。这是V锥流量计在一个突出特点