摘要(yao)：與孔(kong)闆、文(wen)丘裏(li)管等(deng)傳統(tong)差壓(ya)式流(liu)量計(ji)相比(bi),“邊壁(bi)逐漸(jian)收縮(suo)式"V 錐(zhui)流量(liang)計 在(zai)結構(gou)上具(ju)有優(you)勢。V錐(zhui)流量(liang)計對(dui)安裝(zhuang)前後(hou)直管(guan)段的(de)✂️要求(qiu)低,且(qie)具有(you)壓力(li)損失(shi)小、抗(kang)髒污(wu)、測量(liang)性能(neng)優等(deng)優點(dian)。因此(ci)，在🍓空(kong)間緊(jin)湊的(de)FLNG裝置(zhi)上,将(jiang)V錐流(liu)量計(ji)作👣爲(wei)流量(liang)計選(xuan)型的(de)先考(kao)量對(dui)象🛀🏻。
　　V錐(zhui)流量(liang)計具(ju)備錐(zhui)形管(guan)的特(te)殊結(jie)構，能(neng)夠對(dui)流經(jing)錐體(ti)的流(liu)體速(su)🏃🏻度分(fen)布梯(ti)度進(jin)行調(diao)整,消(xiao)除漩(xuan)渦二(er)次流(liu)，降低(di)V錐流(liu)量計(ji)前後(hou)直管(guan)段的(de)要求(qiu)。V錐流(liu)量計(ji)安裝(zhuang)成本(ben)🔞低、量(liang)程比(bi)寬.信(xin)号穩(wen)定、值(zhi)範圍(wei)寬。
1V錐(zhui)流量(liang)計的(de)工作(zuo)原理(li)和結(jie)構特(te)點
1.1V錐(zhui)流量(liang)計的(de)工作(zuo)原理(li)
　　V錐流(liu)量計(ji)作爲(wei)1種差(cha)壓式(shi)流量(liang)計，其(qi)基本(ben)理論(lun)是可(ke)以在(zai)密閉(bi)管道(dao)中進(jin)行能(neng)量相(xiang)互轉(zhuan)換的(de)伯努(nu)利原(yuan)理。結(jie)合流(liu)動連(lian)續性(xing)原理(li)，可以(yi)推斷(duan)在穩(wen)定流(liu)場情(qing)況下(xia)，管道(dao)中的(de)流速(su)與🈚錐(zhui)體前(qian)後差(cha)壓的(de)平方(fang)根呈(cheng)正比(bi)例.函(han)數關(guan)系。測(ce)得錐(zhui)體上(shang)♈下遊(you)的壓(ya)🏃🏻‍♂️力得(de)出差(cha)壓即(ji)可實(shi)現👈流(liu)量測(ce)量。V錐(zhui)流量(liang)計結(jie)構見(jian)圖1。
 
　　體積(ji)流量(liang)與差(cha)壓的(de)關系(xi)由下(xia)式确(que)定如(ru)式(1)所(suo)示。
 
　　體(ti)積流(liu)量與(yu)差壓(ya)的關(guan)系如(ru)式2)所(suo)示。
 
式(shi)中:D一(yi)工況(kuang)下測(ce)量管(guan)的内(nei)徑,m;
d一(yi)工況(kuang)下V錐(zhui)體的(de)最大(da)直徑(jing),m;
C一流(liu)出系(xi)數,無(wu)量綱(gang);
β一可(ke)膨脹(zhang)修正(zheng)系數(shu),無量(liang)綱,對(dui)不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)時β=1,當(dang)流體(ti)🙇🏻是可(ke)壓縮(suo)流體(ti)時，β<1;
ρ一(yi)工作(zuo)狀态(tai)下，節(jie)流件(jian)上遊(you)處流(liu)體的(de)密度(du),kg/m³;
△p一差(cha)壓值(zhi),Pa;
P1一節(jie)流件(jian)上遊(you)導壓(ya)處壓(ya)力,Pa;
P2一(yi)節流(liu)件下(xia)遊導(dao)壓處(chu)壓力(li)，Pa。
1.2V錐流(liu)量計(ji)與其(qi)他節(jie)流裝(zhuang)置的(de)比較(jiao)
　　V錐流(liu)量計(ji)将“流(liu)體收(shou)縮到(dao)管道(dao)中心(xin)”的概(gai)念改(gai)變爲(wei)“收縮(suo)到📐管(guan)道☀️的(de)内邊(bian)壁”。當(dang)流體(ti)流經(jing)錐體(ti)與測(ce)量管(guan)道之(zhi)🏃間的(de)⚽環形(xing)通道(dao)時，流(liu)體逐(zhu)漸向(xiang)管内(nei)壁平(ping)滑收(shou)縮，錐(zhui)體前(qian)後産(chan)生差(cha)壓,實(shi)現流(liu)量測(ce)量。錐(zhui)體在(zai)管線(xian)中心(xin)位置(zhi)的測(ce)壓點(dian)的流(liu)量速(su)度剖(pou)面最(zui)佳，可(ke)以在(zai)不考(kao)慮上(shang)遊流(liu)動狀(zhuang)況的(de)🔱情況(kuang)下,獲(huo)得精(jing)度高(gao)、可靠(kao)好的(de)流量(liang)測量(liang)。
　　孔闆(pan)采用(yong)“中心(xin)突然(ran)收縮(suo)式”的(de)節流(liu)方式(shi)。流體(ti)流經(jing)節🏃‍♂️流(liu)件時(shi),未對(dui)速度(du)割面(mian)進行(hang)整形(xing),在管(guan)道中(zhong)心線(xian)✏️附近(jin)突然(ran)性的(de)形成(cheng)局部(bu)收縮(suo)。孔闆(pan)是帶(dai)有同(tong)心或(huo)偏心(xin)圓㊙️形(xing)開孔(kong)的一(yi)塊金(jin)屬薄(bao)闆。當(dang)流體(ti)流經(jing)圓形(xing)開孔(kong)時,管(guan)🔞道橫(heng)截面(mian)積的(de)突然(ran)減小(xiao)使流(liu)體局(ju)部收(shou)⛹🏻‍♀️縮，在(zai)孔闆(pan)下遊(you)形成(cheng)幅度(du)較大(da)的漩(xuan)渦。因(yin)爲測(ce)壓點(dian)需要(yao)位于(yu)流體(ti)流場(chang)較穩(wen)定的(de)區域(yu)以保(bao)證其(qi)測量(liang)精度(du)和重(zhong)♋複性(xing)，在安(an)裝時(shi)對直(zhi)管段(duan)長度(du)要求(qiu)(一般(ban)前10D、後(hou)5D)。另外(wai)，漩渦(wo)會造(zao)✊成差(cha)壓信(xin)号中(zhong)的噪(zao)聲增(zeng)大，量(liang)程比(bi)縮小(xiao)，測量(liang)精度(du)降低(di),由能(neng)量守(shou)恒可(ke)知,漩(xuan)渦會(hui)增大(da)壓損(sun)。孔闆(pan)的結(jie)構特(te)⛷️點還(hai)會使(shi)孔闆(pan)前極(ji)易積(ji)污，對(dui)内孔(kong)銳角(jiao)線磨(mo)損從(cong)而🚶難(nan)以保(bao)證精(jing)度,使(shi)流出(chu)系數(shu)不穩(wen)定。
　　文(wen)丘裏(li)管采(cai)用“中(zhong)心逐(zhu)漸收(shou)縮式(shi)”的節(jie)流方(fang)式。即(ji)流體(ti)流經(jing)節流(liu)件時(shi),在收(shou)縮段(duan)逐漸(jian)收縮(suo)後，才(cai)會流(liu)經管(guan)道中(zhong)心線(xian)附⁉️:近(jin)的喉(hou)道，通(tong)過擴(kuo)散段(duan)逐漸(jian)擴大(da)的管(guan)道流(liu)出。文(wen)丘裏(li)管先(xian)逐漸(jian)收縮(suo)而後(hou)逐漸(jian)擴大(da)的特(te)點，能(neng)夠對(dui)流體(ti)速度(du)分布(bu)梯度(du)有效(xiao)整流(liu),壓損(sun)較🤟小(xiao)，流出(chu)系數(shu)接近(jin)1。但是(shi)文✌️丘(qiu)裏管(guan)在使(shi)用過(guo)程中(zhong)喉🐇部(bu)的磨(mo)損嚴(yan)重,無(wu)法長(zhang)期保(bao)持測(ce)量精(jing)度。而(er)且⭐文(wen)丘裏(li)管漸(jian)縮漸(jian)擴的(de)🙇‍♀️結構(gou)特🐉點(dian),對上(shang)下遊(you)直管(guan)段具(ju)有要(yao)求，在(zai)測量(liang)濕氣(qi)體、冷(leng)凝物(wu)以及(ji)固液(ye)兩相(xiang)介質(zhi)的流(liu)量時(shi)容易(yi)被堵(du)塞。
　　孔(kong)闆、文(wen)丘裏(li)管等(deng)老式(shi)差壓(ya)式流(liu)量計(ji)由于(yu)其結(jie)構上(shang)的缺(que)陷,無(wu)法滿(man)足FLNG領(ling)域流(liu)量測(ce)量的(de)需求(qiu)。而V錐(zhui)流量(liang)計🙇‍♀️是(shi)對傳(chuan)統節(jie)流式(shi)流量(liang)計改(gai)進完(wan)善後(hou)的器(qi)件🐉，其(qi)結構(gou)🌍特點(dian)不僅(jin)解決(jue)已有(you)差🤟壓(ya)式流(liu)量計(ji)的缺(que)陷，而(er)且還(hai)有✉️其(qi)他測(ce)量原(yuan)理的(de)流🐉量(liang)計不(bu)具備(bei)的優(you)點。
2V錐(zhui)流量(liang)計的(de)性能(neng)特點(dian)
2.1V錐流(liu)量計(ji)的優(you)勢
　　流(liu)體在(zai)接近(jin)V錐體(ti)流動(dong)時産(chan)生扁(bian)平的(de)流态(tai)分布(bu)，V錐流(liu)量計(ji)可以(yi)比其(qi)他差(cha)壓流(liu)量計(ji)更接(jie)近上(shang)遊擾(rao)動處(chu)工作(zuo)。V錐流(liu)量計(ji)的建(jian)議安(an)裝距(ju)離爲(wei)上遊(you)直管(guan)段直(zhi)徑的(de)0~3倍和(he)下遊(you)直管(guan)段直(zhi)徑的(de)0~1倍。單(dan)個或(huo)雙個(ge)彎頭(tou)在同(tong)一👈平(ping)面或(huo)接近(jin)儀表(biao)上遊(you)時,V錐(zhui)流量(liang)計仍(reng)然可(ke)以産(chan)生扁(bian)平流(liu)态。當(dang)不同(tong)流态(tai)接近(jin)錐體(ti)時，始(shi)終🐕會(hui)産生(sheng)一個(ge)可😄預(yu)測的(de)流态(tai),保證(zheng)儀表(biao)測量(liang)。
　　V錐一(yi)次元(yuan)件的(de)精度(du)可以(yi)達到(dao)士0.5%。V錐(zhui)一-次(ci)元件(jian)的重(zhong)🏃🏻複性(xing)高🙇‍♀️達(da)0.1%。可🍉以(yi)測量(liang)較低(di)雷諾(nuo)數範(fan)圍(Re≥8000)的(de)流量(liang)。典型(xing)V錐流(liu)量計(ji)✊的量(liang)程比(bi)爲10:1。選(xuan)擇合(he)适的(de)參數(shu)時,可(ke)以達(da)到更(geng)高的(de)量程(cheng)。
　　V錐一(yi)次元(yuan)件的(de)精度(du)可以(yi)達到(dao)±0.5%。V錐一(yi)次元(yuan)件的(de)重複(fu)性高(gao)達0.1%。可(ke)以💰測(ce)量較(jiao)低雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)(Re≥8000)的流(liu)量。典(dian)型V錐(zhui)流量(liang)計的(de)✂️量程(cheng)比爲(wei)💚10:1。選擇(ze)合适(shi)的參(can)數時(shi),可以(yi)達到(dao)更高(gao)的🍓量(liang)程。
　　錐(zhui)體的(de)輪廓(kuo)形狀(zhuang)将流(liu)體方(fang)向限(xian)制爲(wei)朝向(xiang)管道(dao)的🈲内(nei)邊壁(bi),不💰清(qing)潔的(de)流體(ti)不會(hui)對錐(zhui)體邊(bian)界層(ceng)産生(sheng)沖擊(ji),并💰且(qie)不易(yi)磨損(sun)邊緣(yuan)。其β值(zhi)長期(qi)不變(bian),流量(liang)計不(bu)需要(yao)重複(fu)标定(ding),具😘有(you)長期(qi)的精(jing)度穩(wen)定性(xing)。
　　流體(ti)在流(liu)經節(jie)流件(jian)時,會(hui)産生(sheng)“一卡(ka)曼旋(xuan)渦”現(xian)象,在(zai)🙇🏻流量(liang)穩定(ding)條件(jian)下,對(dui)差壓(ya)檢測(ce)産生(sheng)幹擾(rao)而形(xing)成“信(xin)号波(bo)動”。孔(kong)闆流(liu)量計(ji)會在(zai)孔闆(pan)下遊(you)處形(xing)成渦(wo)流,呈(cheng)高幅(fu)低頻(pin)的孔(kong)♋闆信(xin)号,影(ying)響流(liu)量計(ji)的讀(du)數。而(er)V錐流(liu)量計(ji)的結(jie)構是(shi)邊壁(bi)逐漸(jian)收縮(suo)節流(liu)，與錐(zhui)🔞體後(hou)部産(chan)生的(de)幹擾(rao)流大(da)小相(xiang)同方(fang)向相(xiang)反而(er)相🐇互(hu)抵消(xiao)，對信(xin)号擾(rao)動很(hen)小‼️，在(zai)低壓(ya)流場(chang)也能(neng)夠呈(cheng)現高(gao)頻低(di)幅的(de)🤩壓力(li)脈動(dong)，且噪(zao)聲小(xiao)、信号(hao)穩定(ding)。
　　V錐流(liu)量計(ji)可以(yi)在低(di)差壓(ya)力下(xia)正常(chang)運行(hang)，永久(jiu)壓力(li)損失(shi)✍️低。V錐(zhui)🈲流🐕量(liang)計的(de)結構(gou)特點(dian)允許(xu)有很(hen)寬的(de)比範(fan)圍。标(biao)準的(de)比範(fan)圍爲(wei)0.45.0.55.0.65.0.75和0.85。V錐(zhui)流量(liang)計“掠(lue)過型(xing)”的設(she)計理(li)念,會(hui)對流(liu)體中(zhong)的殘(can)渣、凝(ning)結物(wu)或顆(ke)粒形(xing)成吹(chui)掃沖(chong)刷作(zuo)用,因(yin)此可(ke)以保(bao)⭕持錐(zhui)體長(zhang)期清(qing)潔。
　　上(shang)述短(duan)渦流(liu)使V錐(zhui)下遊(you)的流(liu)體完(wan)全混(hun)合，在(zai)很多(duo)需要(yao)即時(shi)和完(wan)🔴全混(hun)合的(de)應用(yong)中,V錐(zhui)常被(bei)用作(zuo)靜态(tai)混合(he)器。
2.2V錐(zhui)流量(liang)計的(de)局限(xian)性
　　V錐(zhui)流量(liang)計檢(jian)測元(yuan)件是(shi)錐體(ti)，流量(liang)計的(de)流出(chu)系數(shu)受錐(zhui)角🙇🏻大(da)小😘、下(xia)遊取(qu)壓口(kou)位置(zhi)、錐體(ti)最大(da)截面(mian)處軸(zhou)向長(zhang)度等(deng)參數(shu)的直(zhi)接影(ying)響，但(dan)是目(mu)前各(ge)個廠(chang)家尚(shang)未形(xing)成統(tong)🏃🏻‍♂️一規(gui)範,V錐(zhui)流量(liang)計仍(reng)需😍遵(zun)循逐(zhu)台實(shi)流标(biao)定的(de)原則(ze)。但是(shi)标準(zhun)節流(liu)裝置(zhi)(标準(zhun)孔闆(pan)、标準(zhun)噴嘴(zui)和☔标(biao)準文(wen)丘裏(li)管)能(neng)夠達(da)到🍓國(guo)際标(biao)準ISO-5167,按(an)❄️照國(guo)際标(biao)準進(jin)行設(she)計、制(zhi)造、安(an)裝和(he)使用(yong)。
　　錐體(ti)的結(jie)構特(te)點使(shi)得其(qi)無法(fa)滿足(zu)雙向(xiang)流的(de)流量(liang)測量(liang)要求(qiu)。與标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置相(xiang)比,V錐(zhui)流量(liang)計用(yong)料更(geng)多，加(jia)工工(gong)藝要(yao)求嚴(yan)📐格,逐(zhu)台标(biao)定費(fei)用高(gao),使其(qi)售價(jia)較高(gao)。但綜(zong)合考(kao)㊙️慮并(bing)權衡(heng)節流(liu)🔞裝置(zhi)購買(mai)價及(ji)安裝(zhuang)費用(yong)、維護(hu)💁費用(yong)、因壓(ya)損造(zao)成的(de)能量(liang)損失(shi)等因(yin)素,V錐(zhui)✌️流量(liang)計的(de)總體(ti)費用(yong)是更(geng)合理(li)的。
3.V錐(zhui)流量(liang)計在(zai)FLNG裝置(zhi)上的(de)應用(yong)優勢(shi)
　　陸上(shang)工廠(chang)擁有(you)大量(liang)空間(jian),對儀(yi)表占(zhan)地要(yao)求不(bu)高,但(dan)是在(zai)空間(jian)🥵擁擠(ji)的海(hai)上,需(xu)要盡(jin)可能(neng)地減(jian)少空(kong)間的(de)使用(yong)。FLNG裝置(zhi)❤️設計(ji)緊湊(cou),實際(ji)工作(zuo)環境(jing)還涉(she)及颠(dian)簸、腐(fu)👅蝕等(deng)諸多(duo)問題(ti)，因此(ci)甲🛀闆(pan)上的(de)🚩生産(chan)裝置(zhi)詳細(xi)設計(ji)與陸(lu)地同(tong)規模(mo)工廠(chang)的設(she)計完(wan)全不(bu)同。V錐(zhui)✏️流量(liang)計隻(zhi)需極(ji)短的(de)直🔴管(guan)段就(jiu)能取(qu)得測(ce)量值(zhi),其直(zhi)管段(duan)要求(qiu)如下(xia):
(1)氣體(ti)測量(liang),雷諾(nuo)數範(fan)圍(Re)>200000,V錐(zhui)流量(liang)計測(ce)量氣(qi)體的(de)上遊(you)和下(xia)遊的(de)最小(xiao)直管(guan)長☁️度(du)見表(biao)1。若≥0.65,表(biao)中的(de)直管(guan)段長(zhang)度需(xu)要增(zeng)加1D。
 
(2)液(ye)體測(ce)量,雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)(Re)>200000,V錐流(liu)量計(ji)測量(liang)液體(ti)的上(shang)遊和(he)下遊(you)的最(zui)小直(zhi)管長(zhang)度見(jian)🌈表🔴2。若(ruo)≥0.65,表🈲中(zhong)的直(zhi)管段(duan)長度(du)需要(yao)增加(jia)1D.。
 
　　V錐流(liu)量計(ji)的使(shi)用流(liu)體非(fei)常廣(guang)泛,低(di)、高流(liu)速的(de)流體(ti)均🏃可(ke)以測(ce)量;V錐(zhui)流量(liang)計規(gui)格齊(qi)全，适(shi)用口(kou)徑DN15(1/2")~DN3000(120"),公(gong)稱壓(ya)力0~25001b,工(gong)作溫(wen)度-200~800℃;且(qie)安裝(zhuang)👣方式(shi)靈活(huo),可以(yi)選擇(ze)管道(dao)法蘭(lan)式、直(zhi)接焊(han)接式(shi)、方管(guan)式安(an)裝。V錐(zhui)🈲流量(liang)計在(zai)惠生(sheng)海工(gong)👅爲Exmar以(yi)EPCIC模式(shi)總承(cheng)包建(jian)設的(de)FLNG(設計(ji)液化(hua)能力(li)約50萬(wan)t/a的LNG)中(zhong)得到(dao)了成(cheng)功應(ying)用，在(zai)惠生(sheng)海工(gong)的FLNG标(biao)準🥰化(hua)項目(mu)(設計(ji)液化(hua)能力(li)300萬t/a的(de)LNG)也有(you)選型(xing)應用(yong)。
　　需要(yao)将液(ye)體和(he)氣體(ti)流量(liang)計放(fang)在近(jin)海平(ping)台、浮(fu)式生(sheng)産儲(chu)👌油和(he)卸油(you)的船(chuan)、海底(di)裝置(zhi)這些(xie)場所(suo)時,具(ju)有自(zi)調節(jie)👨‍❤️‍👨功能(neng)的V錐(zhui)近海(hai)流量(liang)計所(suo)需要(yao)的運(yun)行直(zhi)管段(duan)💛比其(qi)他流(liu)量計(ji)少70%，可(ke)以産(chan)生不(bu)動産(chan)和💃安(an)裝成(cheng)本乃(nai)面的(de)巨大(da)節省(sheng),節省(sheng)的成(cheng)本能(neng)夠超(chao)過儀(yi)表本(ben)身的(de)🥰成本(ben)。
4結語(yu)
　　V錐流(liu)量計(ji)具有(you)精度(du)高、自(zi)清潔(jie)功能(neng)、實用(yong)性強(qiang)、運行(hang)穩定(ding)可靠(kao)、長期(qi)穩定(ding)性好(hao),方便(bian)了生(sheng)産,滿(man)足生(sheng)産計(ji)量的(de)需要(yao)。且.V錐(zhui)😘流量(liang)計的(de)結構(gou)決定(ding)其不(bu)需要(yao)長的(de)✌️運行(hang)直管(guan)段或(huo)者流(liu)量調(diao)節儀(yi)表，安(an)裝條(tiao)件的(de)局限(xian)🚩少，在(zai)空間(jian)🈲緊缺(que)的FLNG裝(zhuang)置上(shang)是流(liu)量測(ce)量儀(yi)表選(xuan)型的(de)重要(yao)參考(kao)因素(su)。

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