瓦斯管道流量計

1、綜述

錐形流量計是一種新型的可精確測量各種雷諾數(shù)的高精度流量計，可滿足各種介質(zhì)的應(yīng)用條件要求其操作原理同其它各種類型的差壓原理相同，都是基于密封管道中的能量守恒定理，錐形流量計由于具有****的設(shè)計結(jié)構(gòu)，因而性能更優(yōu)。

錐形流量計是在管道中心處懸掛一錐形節(jié)流件，錐形件阻礙介質(zhì)的流動，重塑流速曲線，在錐形性的下游可立即形成低壓區(qū)，管道上游的正壓同經(jīng)節(jié)流件節(jié)流后的下游的負壓之間有一差壓，將正、負壓用取壓口取出，正壓口位于管道的上游，負壓口位于椎體的末端，通過測量兩者之間差壓，根據(jù)伯努利方程即可計算出管道中的流量，椎體位于管線中心，可對所測介質(zhì)的流速曲線進行優(yōu)化，因此測量精度高，對儀表上、下游的直管段要求低。

錐形流量計可測量各種工況（溫度和壓力）條件下的氣相、混合氣相、液相、多相液體、氣液兩相（濕氣、液相質(zhì)量比≤5%）、粉末、高粘度、高流速、臟污、含有固體懸浮顆粒的液相、溶液振動、電磁干擾等介質(zhì)的流量。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態(tài)。工作溫度*高850℃，*大壓力42.0MPa。若用特殊結(jié)構(gòu)材質(zhì)，溫度壓力還可以更高?？蓽y量*高雷諾數(shù)500萬，*低雷諾數(shù)8000甚至更低。產(chǎn)生滿刻度差壓信號從*低小于0.1千帕到*高幾十千帕。

法蘭取壓型錐形流量計（VF），采用實心椎體截流體，并在管壁用法蘭取壓，配上遠傳差壓變送器，可有效防止取壓口的堵塞，適合于含有固體顆粒粉塵介質(zhì)、高粘度液體及臟污介質(zhì)。

2、工作原理

錐形流量計是一種差壓型的流量儀表。以差壓原理設(shè)計的流量儀表已經(jīng)有了一百多年的應(yīng)用歷史了，差壓型流量計是基于密封管道中的能量轉(zhuǎn)換原理，也就是說對于穩(wěn)定流體，管道壓力與管道中的介質(zhì)流速的平方根成反比：速度增加壓力會下降，當介質(zhì)接近椎體時，其壓力為P1，在介質(zhì)通過椎體的節(jié)流區(qū)時，速度會增加壓力會降低為P2，如圖1所示，P1和P2都通過錐形流量計的取壓口引到后接差壓變送器上，流速發(fā)生變化時，錐形流量計的兩個取壓口之間的差壓值會增大或縮小。當流速相同時，若節(jié)流面積大，則產(chǎn)生的差壓值也大，β值等于錐體的節(jié)流面積除以管道內(nèi)徑的截面積（可換算成兩者之間的直徑比）。

3、主要計算公式：

錐體的外形是通過多年的連續(xù)試驗、評估和改進后得出的，是此類流量計的*佳外形。能在不同的工況中使用。我們可以借助管道流速曲線來理解錐形流量計的性能。如果介質(zhì)通過一個很長的管道，而且在管道中沒有受到任何阻礙和干擾，那它的流速分布將很均勻。靠近管壁的流速幾乎為零，而管道中心的流速將達到*大。（如圖2）當我們將錐體懸掛在管線中心時，錐體將直接同流體的高速區(qū)接角，迫使高速區(qū)的流體同近管壁低速區(qū)的流體混合從而使流速均勻化，這樣測出流體的流速更加準確。

在現(xiàn)實工況中，流速是很難分布均勻的，很多情況都會造成流體分布的不均勻。管道上的任何變化都可能對流體造成影響：如彎頭、閥門、縮徑、擴徑、泵、三通等等。而錐形流量計利用錐體對流速分布曲線進行重新塑造（如圖3），經(jīng)過錐體“整流”后的流體分布趨于均勻，可保證儀表在惡劣的條件下獲得較高的測量精度。這樣使得錐形流量計的應(yīng)用范圍更加寬闊。

上游干擾造成流速曲線不規(guī)格

1.精度，重復性

錐形流量計正壓孔取在錐體上游的管壁上，取壓位置選在理想流體的等速區(qū)域，符合伯努利定理，正壓信號穩(wěn)定；負壓孔位于錐體尾部中心，正好落在下游壓力*小的區(qū)域，由于錐體中心對稱的結(jié)構(gòu)，使得錐尾中心區(qū)域流場呈現(xiàn)相對靜態(tài)，流體節(jié)流后在負壓區(qū)只出現(xiàn)高頻低幅的小漩渦，使得負壓信號波動很小，輸出差壓信號穩(wěn)定，傳感器精度優(yōu)于讀數(shù)的±0.5%，重復性為±0.1%，貿(mào)易計量型精度為±0.3%（圖4）。

2.量程比，壓損

錐形流量計正常情況下量程比為10:1，選擇合適的參數(shù)可以做到30:1。在同樣的β值下，錐形流量計永久壓力損失約為孔板的1/5～1/10，（圖5）可大大降低運行能耗。

3.安裝要求

由于錐形流量計可以改變流體流速曲線，因此該流量計對上、下游直管段的要求小。一般情況下，對于管道式法蘭連接的，不需要直管段，而對于直接插入式的其要求是：上游直管段：0-3D；下游直管段：0-1D（圖6）。

4.刻度差壓值

錐形流量計刻度差壓大，并可靈活選擇。如在電廠測風、鋼廠測煤氣等低流速場合，其刻度差壓是各種均速管、文丘里、彎管的10～15倍，能真正保證測量的穩(wěn)定和精度。

5.無滯留死區(qū)

錐形流量計另一大特點是自吹掃式結(jié)構(gòu)設(shè)計，無滯留死區(qū)。介質(zhì)流過錐體時會加速，不斷沖刷正壓取壓孔、錐體外壁、錐體附近管壁，而負壓取壓孔則被一小段不流動介質(zhì)所隔離、臟污雜質(zhì)進不去，因此錐形流量計可用于各種含雜質(zhì)、易結(jié)晶的臟污介質(zhì)，如焦爐煤氣、高爐煤氣等長期使用不宜堵。VF法蘭取壓式錐形流量計則采用密封錐體加雙法蘭取壓，可用于高粘度、含雜質(zhì)、易結(jié)垢的特殊臟污介質(zhì)，如渣油、原油、回煉油、水煤漿、苯、液態(tài)硫磺等，在測量精度、穩(wěn)定性、直管段要求等方面，均遠遠優(yōu)于楔式流量計。

6.長期穩(wěn)定性

錐形流量計獨特的流線形錐體節(jié)流時具有“流線體邊界層效應(yīng)”，使臟污流體不會磨損節(jié)流緣，其β值可保證長期不變，整個儀表無可動部件，因此無需重復標定，具有長期穩(wěn)定性。

7.尺寸

由于錐形流量計錐體****的設(shè)計，使得其β值范圍廣。標準β值范圍為：0.45、0.55、0.65、0.75、0.85。

8.混合器

由于錐形流量計的獨特結(jié)構(gòu)，在很多情況下，它被作為混合器作使用。

9.結(jié)構(gòu)形式

錐形流量計主要有八種結(jié)構(gòu)形式：1.管道式、2.對夾式、3.法蘭取壓式、4.插入式、5.直接焊接式、6.保溫夾套式、7.防腐式、8.方管式。

1.應(yīng)用參數(shù)

用戶需要提供正確的參數(shù)以供選型計算用。我單位的選型軟件中有很多流體的典型數(shù)據(jù)可供用戶在選型計算時選用。

2.通用計算公式

各參數(shù)的單位可在計算程序中靈活轉(zhuǎn)換成其它單位

3.液體計算公式

4.可壓縮介質(zhì)的計算公式（氣體和蒸汽）

5.Y-氣體膨脹系數(shù)的簡化公式應(yīng)用范圍

上述公式中，用于應(yīng)操作溫度下的等熵指數(shù)計算K2和K3，因此不需要對等熵指數(shù)的變化進行修正，如果不行，也可以用上述Y膨脹系數(shù)對△P和P進行校正中的公式進行計算。

6.選型計算

每臺錐形流量計在制造前都要根據(jù)工藝參數(shù)進行選型計算，確定錐體大小，從而確定了這臺流量計的固有性能?？趶接嬎愦_定了差壓值，測量范圍，測量精度，壓力損失以及推薦的β值。

7.校驗

每臺錐形流量計在出廠前都應(yīng)進行標定。如果不能進行實際標定，也必須進行模擬標定，我單位多年來收集的測試數(shù)據(jù)可精確估算出儀表的Cf值。

8.部件材質(zhì)

錐形流量計用的所有部件材質(zhì)都是經(jīng)過嚴格篩選的合格產(chǎn)品，保證流量計的長時間連續(xù)工作。

9.三閥組

錐形流量計與差壓變送器之間應(yīng)安裝三閥組。用于變送器在線調(diào)校。

10.差壓變送器、流量計算機

我單位可成套提供差壓變送器和流量計算儀，組成流量測量系統(tǒng)。還可以提供溫度變送器和壓力變送器用于測量流體質(zhì)量流量。

1.安全要求

任何人在安裝、檢查或維護錐形流量計時都應(yīng)對管道的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)地壓力必須有清晰正確的認識。起吊儀表時應(yīng)該小心，若起吊、下落不正確可能損傷儀表。

在調(diào)校儀表時，必須使用合適且正確的工具。

在調(diào)整及折裝儀表時，應(yīng)確保管道的壓力已經(jīng)完全卸掉-千萬不可帶壓拆卸儀表。

開車前必須檢查所有的連接是否牢固，必須與流量計保持一定的距離，避免事故發(fā)生。

2.開箱、檢驗

流量計到貨后應(yīng)進行開箱檢查，防止流量計或配件在運輸過程中被損壞。若碰到隨機文件或流量計有問題，請同代理商聯(lián)系。

3.流量計安裝定位

每臺錐形流量計的側(cè)面貼有方向標簽標明流體的流向，安裝時應(yīng)特別注意。對大多數(shù)口徑而言，兩個取壓口之間的距離為2.12，高壓口位于上游，低壓口位于下游，請參考圖8，安裝時請注意方向及高、低壓取壓口的位置。

4.配管要求

安裝時建議上游直管段為0-3D，下游直管段為0-1D，D代表所安裝管道的公稱直徑。由于錐形流量計的整流作用，當流量計鄰近1個90°彎管或鄰近不在同一平面的2個90°彎管時，流量計的精度不受影響。錐形流量計還可安裝在比它本身稍微大一些的管道上。在這類管線上安裝時，請向代理咨詢。

5.取壓口的方向

對于水平管道上安裝的錐形流量計，取壓口位于管線的側(cè)上方，即位于時鐘3點或9點的位置。如果安裝在豎直管線上，則對取位口的方位不作要求。

（1）介質(zhì)為潔凈液體時

（2）介質(zhì)為干燥潔凈氣體時

（3）介質(zhì)為蒸氣體時

6.引壓管

盡可能安裝好引壓管，當沒有介質(zhì)流通時，不會產(chǎn)生差壓信號。詳情請參考有關(guān)安裝使用手冊。

注意：若被測介質(zhì)為氣體或蒸汽，可能介質(zhì)會在引壓管中凝結(jié)，請注意以下兩點：

1.引壓管線應(yīng)水平走一段距離以保證豎直管線同儀表之間有足夠的距離，確保垂直管線內(nèi)沒有蒸汽。

2.對于一些流量計需垂直安裝的場所，在引壓管線的安裝方面尤其需要注意。

7.三閥組

請參考三閥組的安裝、使用及維護手冊。

8.差壓變送器

請參閱不同廠家的差壓變送器上的具體安裝、使用及維護手冊。

9.溫度和壓力傳感器

請參閱不同廠家的具體安裝、使用及維護手冊。

10.安裝檢查要點

（1）差壓變送器的滿量程是否正確。

（2）差壓變送器零點是否已經(jīng)調(diào)整。

（3）差壓變送器和流量計算儀的設(shè)置是否正確。

（4）引壓管是否吹掃了。

（5）引壓管是否有泄漏。

（6）閥組是否關(guān)閉。

（7）錐形流量計的高壓端是否在低壓端的前面。