V錐流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)
V 錐流量計(jì)是從2000 年左右才在國內(nèi)出現(xiàn)的流量計(jì)。其工作原理和孔板流量計(jì)相同。介質(zhì)通過V 錐時(shí), 由于阻流件V 錐的存在, 使得流體的流過面積發(fā)生變化, 流速發(fā)生變化, 根據(jù)伯努利方程, 流速變化引起了壓力的變化, 該壓力的變化與流速之間有一定的關(guān)系。通過測量該壓力差達(dá)到測量流量的目的。雖然與孔板原理一樣, 但是***本質(zhì)的區(qū)別在于孔板為中心收縮型節(jié)流裝置, 而V 錐為邊壁收縮型節(jié)流裝置。
眾所周知, 測量范圍窄是制約孔板使用的主要原因。測量范圍窄的主要原因是: 孔板的流量系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化而變化較大, 孔板的突然節(jié)流導(dǎo)致孔板后發(fā)生比較大的漩渦, 該漩渦的存在直接導(dǎo)致信號噪聲比較大, 從而限制了它的測量范圍。而V 錐流量計(jì)克服了以上缺點(diǎn)。
V 錐流量傳感器是由與管道同軸的內(nèi)部節(jié)流件V 錐和取壓裝置組成的, 流體經(jīng)過時(shí)并不是像孔板那樣突然改變流體的流動(dòng)狀態(tài), 而是介質(zhì)隨著錐體的方向向邊壁收縮, 該錐體起到了調(diào)整介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)的作用, 重塑了流束曲線, 使流體的流動(dòng)更加穩(wěn)定。而且由于慣性力的存在, 介質(zhì)經(jīng)過V 錐的邊緣時(shí)并不直接沖刷錐體邊緣, 因此V 錐的邊緣不像孔板那么容易磨損, V 錐的使用壽命長。由于V 錐特有的結(jié)構(gòu), V 錐流量計(jì)有許多優(yōu)于孔板流量計(jì)的特點(diǎn)。
1、量程比寬
V 錐的***早生產(chǎn)廠McCrometer公司開展了一系列測試研究工作, 得出結(jié)論: V 錐和孔板比較, V 錐的信噪比要小的多。由于信噪比小, V 錐在小流量測量時(shí), 即使測量的差壓在較小的工況下也可以 地進(jìn)行測量。從而不必像孔板那樣, 需要通過增大變送器的阻尼來改善信號噪聲的影響。正因?yàn)榇? V 錐的量程比遠(yuǎn)大于孔板的量程比。印度理工學(xué)院的S N S ingh教授分別使用油和水在不同的雷諾數(shù)下做了實(shí)驗(yàn), 得出結(jié)論: 在一定的測量范圍內(nèi), V 錐的流出系數(shù)幾乎與雷諾數(shù)無關(guān)。筆者也曾參與了數(shù)百臺(tái)V 錐流量計(jì)的標(biāo)定工作, 從數(shù)據(jù)中可以看出, 一般在1. 0精度范圍內(nèi), 使用單臺(tái)差壓變送器, V 錐的量程比就可以達(dá)到10..1。
2、直管段要求低
V 錐的自整流功能使其直管段要求低于孔板。印度理工學(xué)院的S N S ingh教授分別采用油和水, 在上游的不同位置安置不同開度的閥門來試驗(yàn), ***后得出的結(jié)論為: 如果上游的干擾是發(fā)生在V 錐流量計(jì)的上游10D, 或更遠(yuǎn)處, 則這種非對稱的速度分布不會(huì)影響流出系數(shù)的值, 流出系數(shù)將保持在理想條件下所得出的相同的數(shù)值; 如果上游干擾源的位置距離V 錐流量計(jì)小于10D (如5D ), 則流出系數(shù)的***大變化量為6%。可見只要V 錐前面有10D的直管段, 無論前面有什么樣的節(jié)流件都不會(huì)對其測量造成影響。而ISO - 5167中規(guī)定孔板的直管段要求根據(jù)前面節(jié)流件的不同有很大的變化, 一般至少需要20D。如上述測試分離器的氣體出口一般采用4"的管道, 對于V 錐來說, 其前面只需1 m 的直管段就可以了, 后面只需0. 5m 的直管段。
3、壓力損失小
壓力損失即不可恢復(fù)的壓力, 它是流量計(jì)選型時(shí)需要考慮的重要指標(biāo)之一。在當(dāng)今能源缺乏, 提倡節(jié)能減排的社會(huì), 該參數(shù)顯得尤為重要。由于V 錐體邊緣形狀決定流體的流動(dòng)狀態(tài), 流體的壓力損失遠(yuǎn)小于使用孔板時(shí)的壓力損失。而且由于V 錐的自整流功能, 其前面無需加整流器, 而孔板則需要較長的直管段來調(diào)整流體的流動(dòng)狀態(tài)。海上石油平臺(tái)上空間較小, 寸土寸金, 很難滿足直管段的要求, 常常需要增加整流器, 以保證介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。但是整流器的高壓損帶來的弊病就是消耗更多的能源。即使不考慮整流器, 在同一流量下, V 錐的壓力損失一般也只有孔板的1 /2~ 1 /3。
4、精度高
由于V 錐結(jié)構(gòu)無可動(dòng)部件, 使得V 錐具有很好的重復(fù)性, 一般小于0. 1% 。由于量程比寬, 即它的線性度好, 從而使其精度較高。根據(jù)GB17167 - 2006..用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則..規(guī)定, 用于能源計(jì)量的流量計(jì)準(zhǔn)確度等級要求為: 煤氣和天然氣為2. 0級。所以在測試分離器出口的氣體測量中, 在10..1的量程范圍內(nèi), V 錐加上差壓變送器及二次表的總體誤差不會(huì)低于1. 5級, 完全能滿足計(jì)量要求。
5、長期性能好
由于錐體的輪廓形狀限制了介質(zhì)的流動(dòng), 流體沿著錐體形成了邊界層, 這意味著錐體的邊緣不容易受不清潔的流體磨損, 從而使開孔比..保持不變, 使得流量計(jì)可以在很長時(shí)間內(nèi)保持精度而不必校驗(yàn)。
V 錐流量計(jì)的缺點(diǎn)
雖然V 錐流量計(jì)有很多的優(yōu)點(diǎn), 但是它還是存在一些不足之處。
1、需要標(biāo)定
孔板是 通過保證幾何尺寸就可以保證其測量精度的流量計(jì)。而V 錐屬于新型的流量計(jì), 雖然眾多的廠家及科研人員做了大量的實(shí)驗(yàn), 但迄今為止V 錐流量計(jì)可依據(jù)的 標(biāo)準(zhǔn)有限, 而且由于機(jī)密性和 的限制, 現(xiàn)已公布的有關(guān)V 錐流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可利用的文獻(xiàn)較為缺乏。各個(gè)生產(chǎn)廠家依據(jù)企標(biāo)來生產(chǎn), 可以說產(chǎn)品魚龍混雜, 并不是每個(gè)廠家的產(chǎn)品都可靠。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)不充分, 使得每臺(tái)V 錐流量計(jì)出廠時(shí)都必須經(jīng)過嚴(yán)格的標(biāo)定。從而也增加其費(fèi)用。
2、售價(jià)較高
同種規(guī)格的V 錐流量計(jì)的價(jià)格要高于孔板流量計(jì), 但低于可更換孔板流量計(jì)。由于V 錐的用料多、加工工藝復(fù)雜、標(biāo)定費(fèi)用高, 使得其售價(jià)較高。但是在考慮流量計(jì)時(shí), 初次購買價(jià)及安裝費(fèi)用、儀表的可靠性、長期維護(hù)費(fèi)用、 壓力損失等綜合因素
的總評才是選取流量計(jì)的依據(jù), 只有綜合考慮并權(quán)衡了以上這些重要因素, 才能做到合理選型。如前所述, V 錐流量計(jì)除了在初次購買費(fèi)用上高于孔板流量計(jì)外, 其他的費(fèi)用應(yīng)該與孔板流量計(jì)持平或低于孔板流量計(jì)。尤其是在補(bǔ)償壓力損失所需要的耗能方面, V 錐流量計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于孔板流量計(jì)。所以從長遠(yuǎn)考慮, 使用V 錐流量計(jì)的綜合費(fèi)用要低于孔板流量計(jì)。使用可更換孔板的目的就是為了提高孔板的量程比。但是其價(jià)格昂貴。如果給V 錐流量計(jì)配兩臺(tái)不同量程的變送器, 那么其量程比的擴(kuò)展要遠(yuǎn)大于可更換孔板流量計(jì), 而其價(jià)格要遠(yuǎn)低于可更換孔板。
3、 差壓較低
由于V錐流量計(jì)的流出系數(shù)要大于孔板流量計(jì)的流出系數(shù), 使得相同流量時(shí)孔板的差壓值要高于V 錐的差壓值。孔板流量計(jì)的變送器一般都是用中差壓表, V 錐流量計(jì)一般用低差壓表。
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