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(chang)中的節流效應(yīng)，在對上下遊壓(ya)差實施檢測後(hòu)即可以實現對(dui)流量的測量❓。介(jie)紹特種🔴材料在(zai)煤氣、壓縮空氣(qi)、過熱蒸汽等場(chǎng)合使用V形😍錐流(liu)量計的情況，重(zhòng)點突出了V形錐(zhuī)流量計自整流(liu)（所需直🏃🏻‍♂️管段短(duǎn)）、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(guǎng)使用提供參考(kǎo)。
0引言
　　V形錐流量(liàng)計屬于新型差(cha)壓類流量測量(liàng)儀表，其基🌈本原(yuán)理和傳統差壓(ya)類儀表一樣，唯(wéi)一的差别在于(yu)🌐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(chuan)統的流量測♌量(liàng)儀表相比，V形錐(zhuī)流量♈計具有自(zì)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(guò)參觀、學習逐步(bu)了解了V形錐流(liu)量計的各種實(shi)💘用優點,通過和(he)其他各種流量(liang)計的綜合對比(bi)以及到V形錐流(liú)量計生産㊙️廠家(jia)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(hé)使🏃用V形錐流量(liàng)計進行流🐕量測(cè)量。保💞證測量精(jīng)🈲度的前提下主(zhǔ)要使用V形錐流(liú)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(jie)能等特點,通過(guò)一段時間的實(shi)際應用,V形錐流(liu)量計的優✊點得(de)到體現。
1V形錐流(liu)量計幾何結構(gòu)設計
　　V形錐流量(liang)計流量測量公(gong)式與其他差壓(ya)式儀表有🎯所類(lei)似，但🆚是在幾何(hé)結構方面差異(yì)較大,受到這一(yi)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(yong)優勢。在很長管(guǎn)道中,若不存在(zài)阻擋物和📱幹擾(rǎo)♊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(ge)點流速均具有(you)差異。和管㊙️壁緊(jin)貼的流體,因爲(wèi)受到摩擦力的(de)影響,速😍度趨近(jin)于零,但是在此(ci)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(chǎn)生迫使作用,降(jiàng)低流速，同時管(guǎn)壁附近流速會(huì)不🐆斷加大,實現(xiàn)流速“勻化”。其他(ta)類型的差壓式(shi)流量計中心位(wèi)置爲空，無法出(chu)現流㊙️速“勻化”效(xiào)果。因此在V形錐(zhuī)流量計中✉️這是(shì)一個顯著優點(dian)，能夠保🏃障在低(di)流速情況下出(chū)現足夠的差壓(yā)，尤其是在流速(sù)逐漸降低過程(cheng)中,這一作用更(gèng)加顯著。但是如(rú)果采用的是傳(chuan)統差壓儀表,在(zai)此👅情況下已經(jīng)無法測🐇量。
　　傳統(tong)差壓流量計存(cún)在有“信号跳躍(yue)”(Signalbounce)現象。即爲就算(suàn)是在流動穩定(dìng)情況下,也存在(zai)有信号脈動。由(you)于流體在✌️管道(dào)中流動，節流下(xià)🐪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(wei)受😘到錐體下遊(you)㊙️的影響，出現高(gāo)頻低幅且具有(you)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(zhui)流量計和孔闆(pan)出現的均是1kPa差(chà)壓，孔闆下遊渦(wō)✉️流高幅波動中(zhōng)可能會引發出(chu)現0.5kPa的幹擾信号(hào)。簡而言🍉之,在這(zhe)--情況下孔🥰闆
　　有(you)效信号在噪聲(sheng)信号中淹沒量(liang)可能達到50%,但是(shi)V形錐流量計幹(gan)擾信号隻有0.1kPa。從(cong)這一點可以看(kàn)出,V形錐流量計(ji)的信号噪聲很(hen)低,就算是在流(liu)量和差壓較低(di)情況♍下，也具有(yǒu)一定的測量精(jing)度和穩定性,因(yin)此在低密度和(he)低流速氣體測(ce)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(fang)面存在兩個最(zuì)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(jian)β值的改變，最終(zhōng)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(liang)測量:造成差壓(yā)測量取壓孔的(de)堵🈚塞。考慮到V形(xing)錐流量👄計具有(you)自🔴清掃(耐髒污(wū))的特點,決定在(zài)所有測量焦爐(lu)煤氣的場合全(quan)部采用V形錐流(liú)量計,在半年的(de)現場運行過程(cheng)中,讀數--直很穩(wěn)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(pei)合♍”下，拆下一台(tái)V形錐流量計進(jìn)行了實際觀察(chá),發現其邊緣無(wu)明顯磨損的痕(hén)迹，錐體和錐體(tǐ)部分的管道也(ye)無明顯的固體(tǐ)物堆積現象。
　　焦(jiāo)爐煤氣的總輸(shū)出采用DN1600mm管道，如(ru)果采用孔闆等(děng)傳統的測量儀(yi)表，受現場條件(jian)的限制，無法滿(man)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(liu)量計🚶具有自整(zheng)流，所需直管段(duàn)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(jiāo)爐煤氣的總.出(chū)口處安裝了一(yi)🈲台DN1600mm的V形錐流🎯量(liàng)計。在運行過🔅程(cheng)＼中,這台V形錐流(liu)量計的讀數指(zhi)示和焦爐煤氣(qì)總流量的理論(lun)計算值非常接(jie)近。V形錐🔞流量計(ji)在設計過程中(zhōng)，采用的是置于(yú)管道中心的💞V形(xíng)錐體流線型節(jie)流結構，實施檢(jian)測之前也可以(yi)有效整流其不(bu)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(li)。中心懸挂流體(tǐ)形🛀錐體可以實(shí)現對流❌速曲線(xiàn)的重塑，在錐體(ti)上、下遊較窄😘區(qu)域内(前0~3D,後0~1D),能夠(gou)實現對流速不(bú)規則液體的整(zhěng)流，從而轉變成(cheng)爲理想液體,有(yǒu)效滿足伯🧑🏾‍🤝‍🧑🏼努💯利(li)定理的要求,提(ti)升測量精度以(yi)及重複性。測量(liang)過程中不用設(shè)🐉置很長的直管(guan)段整流,對于♌流(liu)量計安裝也具(jù)有重要意義。
　　綜(zōng)合分支管道的(de)流量讀數指示(shi)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(wu)差。對造成這種(zhong)誤差的原因進(jin)行分析,認爲是(shi)由于現場各🐇種(zhong)複雜工況條件(jiàn)的共同作用造(zao)成的👉,這種誤差(cha)并不影響正常(chang)生産和各個環(huan)節☎️的能源計🏃‍♀️量(liang)。之前采用的是(shì) 孔闆流量計 以(yi)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(shui)等,因此需要對(dui)孔闆或均速管(guan)定期進行清洗(xǐ)或者蒸汽吹✏️掃(sǎo)，否則會導緻上(shang)下遊端面、上遊(you)側直角入口邊(bian)緣出🛀🏻現污染,進(jin)而會引發出現(xiàn)儀表導壓管堵(dǔ)塞等,影響測量(liàng)精🈲度:孔闆前後(hou)直管段積水，也(ye)會降✂️低管道流(liú)通⭐面積,提升流(liú)速以及差壓❌,在(zai)測量中流量顯(xiǎn)示值會出現明(míng)顯提升，嚴重時(shi)可能會導緻出(chū)現導壓管堵塞(sai)、變送器停止使(shi)用。爲确保儀表(biǎo)穩定與性能,則(zé)需要定期對其(qí)實施維護，工作(zuò)量非常大。V形錐(zhui)流量計本身存(cun)在有自吹掃式(shì)結構，在設計過(guò)程中沒有滞留(liú)死區。在通過錐(zhuī)體的時候介質(zhi)會出現加速,正(zhèng)壓取壓孔、錐體(tǐ)外壁和錐體附(fu)近管壁會受到(dao)不斷沖🍉刷，一小(xiao)段不流動介質(zhi)也會對負壓👌取(qu)壓孔造成隔離(lí)作用，從而阻止(zhi)髒污雜質進入(rù),所以V形錐流量(liang)計在應用中無(wu)論是雜質還是(shì)易結晶髒污介(jiè)質中均适用,特(tè)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(shí)對其檢查也未(wèi)發現流量計中(zhong)存🧡在🍉有節流裝(zhuāng)置污染管道積(ji)水等情況,顯著(zhe)㊙️降低了儀表應(yīng)用的維護工作(zuo)量,對于提升✏️測(ce)量正确率和🈲可(ke)靠性具有重♍要(yao)作用。
2.2永久壓損(sǔn)小(節能)特點的(de)應用
　　節能減排(pai)已經深入到人(rén)們生活的各個(gè)方面，焦化行業(yè)是一個高耗能(néng)的行業,節能減(jiǎn)排不僅是積極(jí)相應國家政策(ce)和号召,而且可(ke)以在無形之中(zhong)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(liang)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(ya)損小也就意味(wèi)着節能。
　　在空氣(qi)管網設計之初(chu)計劃采用孔闆(pǎn)流量計進行測(cè)量,通🌏過與V形錐(zhui)流量計的對比(bǐ)，從長遠來看,使(shi)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(tǐ)爲壓縮空氣,其(qí)他工藝條件見(jiàn)表1。

(1)選用孔闆測(ce)量，計算結果如(rú)下:孔闆的β=0.5146,常用(yòng)流量下的差🌍壓(ya)值△P-=27.396kPao
(2)選用V形錐流(liú)量計進行測量(liang),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(pan)的永久壓🏃損爲(wei)19.61kPa,常✉️用流量下V形(xing)錐的永久壓損(sǔn)爲6.57kPa。
　　所以，常用流(liu)量下永久壓損(sun)的差值Ao=19.61.-6.57=13.04kPa。
　　在常用(yòng)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(hào)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(yi)在工況下,在上(shang)遊取壓孔處，流(liu)動液體或氣體(ti)(蒸氣的🈲密度💜，kg/m3
　　把(bǎ)上面的計算結(jie)果代入功率公(gong)式得W=21733.3W。所以，用V形(xing)錐代💃🏻替孔闆,每(mei)年可節約的耗(hao)能費=(W/1000(每年的運(yùn).行時數)(電費)。在(zai)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(xing)錐流量計代替(tì)孔闆測量壓縮(suō)空氣後,每年可(kě)節省的耗能費(fei)爲19萬元左右。
　　在(zai)過熱蒸汽測量(liang)方面，采用同樣(yàng)的計算方法可(kě)以得出每年節(jie)🥵省的耗能費。同(tong)時，V形錐流量計(ji)在應用中也❓非(fei)常适合應用在(zai)低🛀壓、低流速介(jie)質流程測量中(zhōng)。在應🔞用均速管(guǎn)流量計實施☀️測(ce)量過程中，如果(guo)管⁉️道中煤氣流(liú)速較低，差壓信(xìn)号較小情況下(xià)，則會直接降低(dī)系統檢測精度(du)。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(lai)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(dù)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(děng)問題，直接影響(xiang)測量精度。V形錐(zhuī)流量計在設計(jì)中采用的是類(lèi)似孔闆的節❤️流(liu)件，和均速管流(liu)量計相比差壓(yā)值明♉顯偏高，和(he)孔闆相比因🌈爲(wei)管道邊緣出現(xian)--定的收縮，降✨低(dī)了阻力損失，所(suo)以就算是在阻(zǔ)力損失--緻情況(kuàng)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(pan)測量時的差壓(yā)值相比也明顯(xian)偏大，對于差壓(ya)信号具有顯著(zhe)提升作用,也便(bian)于進行變送🆚器(qi)校驗.進而提升(shēng)系統測量精度(du)。
　　壓縮空氣和過(guo)熱蒸汽的測量(liàng)點有數十個，随(suí)着企業的📱發😘展(zhan)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(yè)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(ge)種不同工礦條(tiao)件下的廣泛應(ying)用,V形錐流量計(ji)的💰各種😘優點得(de)到了明顯的體(ti)現。更多的從事(shi)計量方面的人(ren)員認識并👌認可(kě)了V形錐流量計(jì)。自從公司使💃🏻用(yong)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(jì)量的正确和運(yùn)行的穩定性。随(suí)着國家節能減(jiǎn)排政策的逐步(bù)深入,V形錐流量(liang)計将♊會有更加(jiā)廣闊的發展空(kong)間。

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