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  V锥流量计

V锥流量计

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产品报价:
面议
公司名称:
ABG仪表集团
所在地区:
淮安市
产品型号:
更新时间:
2014-03-26 17:54
厂商性质:
生产商

联系人:杨文斌 15358660899

(联系我时,请说明是在中国仪表网上看到,谢谢!)

ABG仪表集团是专业生产V锥流量计生产厂家,V锥流量计属于差压式流量计一种,应用范围广,价格与其他流量计有一定的优势。

V锥流量计 详细信息

V锥流量计简介

V锥流量计是目前最先进的差压式流量计,它利用V锥体在流场中产生的节流效应,通过检测上下游差压来测量流量,与普通的节流件相比,它改变了节流布局,从中心孔节流改为环状节流。

实践证明,V锥流量计与其他流量计相比,具有长期精度高,稳定性好,受安装条件影响小,耐磨损,测量范围宽,压损小,特别适合脏污介质测量等优点。

1.V锥流量计的特点

·准确度等级:±0.5%

·重复性:0.1%

·口径范围宽:DN15~DN2000

·可测量高压、高温介质流量:(0~40)MPa,(-40~850)℃

·流量计前、后直管段要求低:前0~3D直管段,后0~1D直管段

·压力损失很小:永久压力损失是孔板的1/3~1/5,只有几个千帕的压力损失,特殊要求,可以将永久压力损失减小到零点几千帕。

·耐磨损,不需要重复标定:特殊的流线型结构,使得V锥的β边不容易被磨损,从而稳定好,使用寿命长,V锥传感器不需要重复标定。

·防堵塞专利技术,不堵塞,不粘附,可以测量脏污介质的流量,如高炉煤气,焦炉煤气等。

·可以成功测量许多其他流量计难以测量的介质的流量:

  煤气:焦炉煤气、高炉煤气、城市煤气;

  天然气:包括含湿量5%的气体;

  烟道气:各种锅炉、加热炉排放的烟道气;

  空气:含水、含尘埃的压缩空气;

  蒸汽:饱和蒸汽、过热蒸汽;

  油类:原油、燃料油、柴油、汽油、重油等

  水:原水、饮用水、生产水、污水等

  有机物化学品:甲醇、乙二醇、二甲苯、粗甲醇等

  各种水溶液:酸、碱、盐水溶液

  腐蚀性气体:湿的氯化物气体

  碳氢化合物气体:烷烃类、烯烃类等气体

  静压力很低风:如循环硫化床的一次风和二次风等。

2.V锥流量计的典型应用

 ·发电厂测量进入锅炉的蒸煮气体的流量

进入发电厂锅炉的蒸煮气体是一种有腐蚀性的气体并且可能含有湿气体。除了使用V锥流量计量之外,用任何一种流量计都有困难,而且是不实用的。

·DN350口径的V锥应用于电厂气体洗涤器处的气体流量测量

·测量在排出进入大气前注入气体洗涤器的不可凝的气体流量,流体本身的动能很小,静压很低,而且流速又相对较高。这种场合以前使用的是孔板,信号误差很大(由于突然收缩的几何结构尺寸产生的压力损失过大而引起的),使用RPVZ60V锥流量计后量程比实现了8:1,β=0.665,测量出的△P很小,但是非常稳定,准确度很高。

·测量进入蒸汽轮机的主蒸汽的流量

·测量从轧钢厂排出的高温废气的流量

·循环硫化床高压锅炉的风的流量测量

·连续生产过程中饱和蒸汽流量的测量

·焦炉煤气的流量测量

3.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,从图B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最长只需要3D(前)和1D(后)。这不仅解决了孔板等传统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。表1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

-

-

质量流量计

-

-

超声波流量计

-

-

V锥流量计

3D

1D

1:流量计在安装时对前后直管段的要求 

◆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),而不是孔板等传统差压流量计量产生的是低频高幅值的信号,如图C所示(负压波动示意图):

这使得差压变送器测量出的差压△P是低噪声的非常稳定的信号,如果在噪声大的背景下,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,精确设计和加工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噪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传统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。

◆永久压力损失小,只有几千帕,甚至零点几千帕的永久压力损失

  永久压力损失大是传统的差压流量计的最大缺陷之一。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锥的永久压损比孔板要低很多。图D是多种流量计(DN80,在300gpm 流速)的永久压力损失的比较:

从图D可以看出,V锥流量传感器的永久压力损失是很小的。各种不同β值的V锥流量传感器的永久压力损失的计算如表2所示。

β值

永久压力损失

0.45

74%×△P

0.55

61%×△P

0.65

49%×△P

0.75

36%×△P

0.85

24%×△P

表2:不同β值的V锥流量传感器的永久压力损失的计算

  由于V锥流量计的永久压力损失很小,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最小的在3kPa左右。这是V锥流量计在一个突出特点。

◆耐磨损,具有长期稳定性,不需要重复标定。

  由于V锥流量传感器采用的是逐渐收缩式的节流方式,流体在流经V锥体时被逐渐收缩,不象孔板等传统节流方式那样在突然收缩流体时对β边产生撞击而遭受脏污流体的磨损。如图E所示。耐磨损是V锥流量传感器的突出特点,这使得V锥流量计有着长期的稳定性和长的使用寿命,不需要重复标定。

◆不堵塞不粘附,可以测量脏污流体的流量。

  V锥流量传感器的结构除了取压孔之外,没有任何“滞留死区”,没有任何“死角”,如图F所示:

流体在流经V锥体时,流体中夹带的固体颗粒、液滴或者气泡都会被清扫而“吹向”下游侧,特别是流体在流经逐渐减小的环行空间时将被不断加速,抗脏污能力特别强,不可能在管内有流体的颗粒、残渣和凝结物等沉积。这使得V锥流量计适用于脏污流体的测量,如焦炉煤气、高炉煤气、原料油、渣油等,同时也能测量固液两相或气液两相介质的流量。图G是V锥和孔板在测量高炉煤气流量时的比较。

◆可以测量静压力很低的流体流量

  V锥流量计的开发成功,不仅解决了传统差压流量仪表存在的技术缺陷,同时也发扬了传统差压流量计的优点,而且具有其他很多种类流量计不具备的测量高温、高压、低静压和脏污流体流量的优点。

钢铁行业测量风的流量(静压3kPa)

◆可以测量高温、高压介质的流量

  V锥流量计使用不同的结构材质和安装形式,可以测量温度高达800℃流体的流量,也可以测量压力高达40MPa的流体的流量。

4.V锥流量计主要技术参数

4.1.公称通径:DN15~DN2000

4.2.公称压力:(0~40)MPa(有多个压力等级可供选择)

4.3.准确度等级为±0.5%(差压变送器的准确度应高于±0.2级,含±0.2级): 瑞普三元公司生产的V锥流量计的刻度差压大,并可灵活选择,在电厂测风,钢厂测煤气等低流速场合,其刻度差压是各种均速管、文丘里、弯管的10—15倍,能真正保证测量的稳定和精度。

4.4.重复性:优于0.1%

4.5.介质温度范围:可以实现(-40~850)℃的介质的流量测量(选用不同的材料)

4.6.量程比通常为10:1

4.7.永久压力损失是同样的β值孔板压力损失的1/3~1/5

4.8.前、后直管段:3D(前),1D(后),方管V锥流量计无需前后直管段。

前、后直管段 

4.9.结构材料材质:

部件名称

材质

测量管和法兰

304不锈钢、20#碳钢、其它

V锥体和连接附件

304不锈钢

取压口

304不锈钢

三阀组(附件、可选)

304不锈钢

引压管(附件、可选)

304不锈钢

冷凝罐(附件、可选)

304不锈钢、20#碳钢

排污阀(附件、可选)

304不锈钢

4.10.外表涂层:

传感器测量管材质

外表涂层

全不锈钢304

喷不锈钢砂

测量管为碳钢

银灰色环养树脂漆

5.V锥流量计的流量测量系统的组成

如图所示:V锥流量计的流量测量系统是由V锥流量传感器、取压阀、引压管、三组阀、差压变送器和流量积算仪或PLC、DCS系统组成的。测量出的是体积流量。对于气体和蒸汽等可压缩介质,可加温度、压力补偿,组成质量流量测量系统。

饱和蒸汽、过热蒸汽流量测量系统的组成

液体流量测量系统的组成

气体流量测量系统的组成

V锥流量传感器

V锥流量传感器

V锥流量传感器

差压变送器

差压变送器

差压变送器

取压阀(可选)

取压阀(可选)

取压阀(可选)

三组阀

三组阀

三组阀

冷凝圈或冷凝弯(可选)

冷凝圈或冷凝弯(可选:温度≥90℃)

冷凝圈或冷凝弯(可选:温度≥90℃)

冷凝罐(可选)

冷凝罐(可选:温度≥90℃)

引压管

引压管

引压管

排污阀(对于脏污介质)

 

排污阀(对于脏污介质)

 

6.V锥的供货内容

 

 

V锥流量传感器

 第二种供货方式,如图所示:

ABG仪表集团提供一体型V锥流量计:将V锥流量传感器和取压组件及差压变送器设计制作成一台一体化流量计。

一体型V锥流量计

第三种供货方式,如图所示:

ABG仪表集团:提供V锥传感器及取压阀、三组阀、差压变送器等全部或部分配套仪表,由用户在现场安装组合。

V锥传感器差压变送器配套仪表

产品的选型计算将由工厂专业工程师利用软件进行计算,交货时提供仪表规格书、计算书或标定书,由用户对照设定差压变送器、流量积算仪或DCS、PLC系统的相关数据。

7.V锥流量计的订货

第一步:用户在进行V锥流量计的选型订货时,首先要给制造企业提供以下工艺参数:

被测介质的名称:如风、高炉煤气、水蒸汽等;

使用场合:循环硫化床锅炉等;

介质状态、温度和压力:如温度350℃,压力38.7 MPa的水等

刻度流量、最大流量、正常流量、最小流量

工艺管线管径和材质、具体的安装要求

上述参数是制造厂在在制作之前进行详细计算的基础,没有这些参数,很难制作出一台符合用户要求的V锥流量计。制造厂根据用户提供的上述参数,利用软件计算出V锥流量传感器的β值和差压值(差压变送器的量程范围)。这些工作是在制作厂完成的。在交货时或用户选择差压变送器时提供给用户。

8.V锥流量计的安装要求

V锥流量传感器安装较为方便、简捷。首先将传感器的配对法兰按要求焊接在工艺管线上,然后将传感器的本体按所标注的流量流向安装在二片法兰之间,放上所选择的垫片,用螺栓将它们连接起来,用力矩扳手将螺栓均匀紧固。

1、V锥流量传感器的流向标志必须和工艺管道的介质流量一致;

2、V锥流量传感器安装在管道中,其前端面必须与管道轴线垂直,即传感器两边工艺法兰必须保持平行,允许最大不垂直度不得超过±1°。

3、V锥流量传感器安装在管道中,其测量管必须与管道保持同心。

4、所有垫片安装时,不能突出管内壁,否则可能引起很大测量误差。

5、凡是调节流量的阀门,最好安装在节流件后最小直管长度以外。

6、V锥流量传感器在工艺管道上的安装,必须在管道清洗扫完后进行。

7、传感器安装在工艺管道上,当传感器和工艺管道一起需要拆卸时,严禁传感器作为起吊支点,连同管线起吊,必须从工艺管道上拆下单独起吊。

8、V锥流量传感器的正、负导压管,所有连接必须拧紧,不可有泄漏。

9、若安装排污口,吹扫管线,那么排污口和吹扫管线的阀门不可泄漏。

10、在水平或倾斜管道安装的节流装置,其取压口根据被测流体的不同,分下列三种形式:

●测量液体流量

a、差压变送器最好安装在V锥流量计的下方(图1),这样可以避免液体中气体进入导压管和变送器中。

b、如果变送器不得不安装在V锥流量传感器的上方(图2),为了减少液体中的气体进入导压管内,应在V锥流量计和导压管之间U型弯管,且弯头下端至少低于管道中心1米。

c、在水平或倾斜的管道上,如果将导压管装在V锥流量传感器的下半部,会使沉淀物落入导压管内。因此,导压管应自V锥体流量的水平中心线两端引出,或自水平向下小于45°引出;

● 测量蒸汽流量

a、为了保证变送器不受蒸汽高温的影响,在变送器和V锥流量传感器之间必须安装两个位于同一高度的冷凝器,并在冷凝器、导压管和高、低压室充满冷凝水,避免高温对变送器的影响。

b、差压变送器最好安装在V锥流量传感器的下方(图3),这样可以避免气体进入导压管和变送器中。冷凝器应安装在尽量靠近V锥流量传感器处。

c、如果变送器不得不安装在V锥流量传感器的上方(图4),应把冷凝器装在高于变送器的地方。

d、上述两种安装方法均在靠近变送器的地方装有吹洗阀,以供吹洗导压管。同时在V锥流量传感器和冷凝器之间的导压管上应加保温层。

e、其他安装方法参考图3、图4。

● 测量气体流量

a、差压变送器最好安装在V锥流量传感器的上方(图5),这样可以使导压管内所产生的冷凝液流回管道。

b、如果变送器不得不安装在V锥流量传感器的下方(图6),为了减少水分凝结在导压管内,应从V锥传感器引出的导压管装U型弯管,且弯头上端至少高于管道中心1米。

c、在水平或倾斜的管道上,为了避免管道中冷凝液进入导压管,导压管应自V锥流量传感器的水平中心线上半部引出。

d、若气体中含有污物或灰尘,在导压管的转弯地方应安装十字接头,以便清洗或吹扫。

V锥流量传感器直管段要求

1、法兰、夹持连接型

V锥流量传感器是一段带法兰的直管段,V锥块置于管内,在工艺管道上焊接同样的法兰,与V锥流量传感器组装即可。

V锥流量传感器在垂直管道上安装时,流体应是自下而上流动,由于正负取压口不在同一水平面,应对其高度进行必须的修正。

2、焊接型

V锥流量传感器由于其耐磨性非常好且流体对V型锥体有吹扫作用,使其有自清洁功能,所以可以把V锥流量传感器作为管道的一部分永久焊于管道中。

● 上、下游直管段要求:

气体测量,雷诺数范围(Re)>200000,β值大于或等于0.65

口径范围

阻流件

上游

下游

全部

1弯头

1D

1D

2弯头

1D

1

三通节头

1D

1D

蝶阀(控制阀)

不理想位置时10D

阀下游5D

蝶阀(截止阀)

5D

13D

球阀(截止)

1D

1D

热交换器(根据类型)

1D

0D

渐扩管(0.67D~D)长度2.5D

2D

2D

渐缩管(3D~1D)长度3.5D

1D

1D

差压信号管线引出方式

V锥流量传感器的引压管线,假如三阀组和差压变送器不是安装在传感器的本体上,通过引压管接出,应注意一下问题:

  1. 导压管线:差压信号管路的材质和内径尺寸要求与导压管相同,但它的长度以小于或等于16m为最合适,见下表:

被测流体/导压管内径/导压管径长度

<16000(mm)

16000~45000mm)

水、水蒸气、干气体

7~9

10

湿气体

13

13

低中粘度的油品

13

19

脏的液体或气体

25

25

2、导压管线应垂直或倾斜铺设,其倾斜度不能小于1:12;对于粘度高的流体,其倾斜度还应增大,当差压信号的传送距离大于30m时,导压管应分段倾斜,并在各最高点分别装设集气器(或排污阀)和沉降器(或排污阀)为避免差压信号传送失真,正负压导压管线应尽量靠近铺设。

3、严寒地区应加防冻设备,与工艺管道采取相同措施。用电或蒸汽加热保温时,要防止过热;低沸点易汽化的液体,也应与工艺管道采取相同措施,防止液体在导压管中汽化,以免产生假差压。

4、具体连接方式:

¤ 如果被测流体为清洁液体介质,工艺管道为水平安装,差压变送器处于管道下方时,除取压口向下偏≤45°角处,导压管线可不再设置其它附件。若差压计或差压变送器处于管道上方时,除取压口向下偏≤45°而后向上引导压管线外,应在导压管的最高点上装设集气器或排气阀。

¤被测流体为清洁气体时,工艺管道水平安装,差压计或差压变送器处于管道下方时,除取压口向上偏≤45°处,导压管线上可不能再设置其它附件。差压计或差压变送器处于管道上方时,导压管线上可不再设置其它附件。

¤被测流体为水蒸气时,取压口位置应符合前述要求外,不论差压计或差压变送器处于管道上方或下方,冷凝器和取压装置之间的导压管应采取保温措施。

¤被测流体为清洁的湿气体时,不论管道是水平安装还是垂直安装,也不论差压计或差压变送器处于管道上方还是下方,除取压口的位置应符合前述流体为气体时的要求外,必须在导压管线上造成一段低于差压计或差压变送器的位置,并在该位置处设置沉降器或排污阀。

¤被测流体为高粘度、有腐蚀、易冻结、易析出固体物的流体,各种流体除按上述不同方式连接外,必须在差压计和V锥流量传感器之间装有隔离器,并有相同高度。在隔离器至差压变送器内填充隔离液,使被测流体不与差压计或差压变送器接触,以免破坏差压计或差压变送器的正常工作性能。隔离液的选择应按被测量流体的性能和密度而定。

¤在正负导压管线上需装隔离器的情况下,应同时装置隔离器,并有相同的高度,隔离液的选择应按被测量流体的性能和密度而定。

9.V锥流量计的结构种类及外形尺寸数据

9.1.法兰型RPVZ60S型 V锥流量传感器 (常用)

9.1.1.公称通径:DN15~DN50,如图所示。

采用支撑环结构

正负压均采取管壁多点取压方式

取压口规格:1/4NPT

9.1.2.公称通径范围:DN65~DN250,如图P所示。

正压取压方式是管壁取压

负压取压是采用中心取压

取压口规格:1/2NPT

9.1.3.公称通径范围:DN300~DN1000,如图Q所示。

正压取压方式是管壁多点环形取压

负压取压是采用中心取压方式

取压口规格:1/2NPT

带支撑导流条

9.1.4.公称通径范围:DN1100~DN2000,如图R所示。

正压取压方式是管壁多点环形取压

负压取压是采用中心取压方式

取压口规格:1/2NPT

带支撑杆

9.1.5.V锥流量传感器的技术参数:

法兰连接方式:平焊法兰或对焊法兰连接

取压口规格:1/4NPT或1/2NPT

压力范围:可以根据用户的需求设计制作(0~40)MPa内各压力等级,如4.0MPa,6.3MPa,

10MPa,16MPa,25MPa,40MPa等

温度:根据介质温度不同,选用不同的材料,可测量温度范围:(-40~850)℃

V锥体和连接件常用材料:304不锈钢

测量管和法兰常用材料:304不锈钢或者20#碳钢。

测量准确度:优于±0.5%,重复性:优于0.1%;

外表涂层:不锈钢喷砂或者银灰色防腐涂料;

测量介质:液体、气体、蒸汽。如天然气、空气、水、各种油、风、甲醇等,广泛应用于市政、电力、石油化工、冶金等行业。

9.1.6.法兰型V锥流量传感器的外形尺寸数据如下表所示:

外形尺寸表

公称直径

额定压力(MPa)

A

B

C

15

4.0

203

89

1/4

20

203

89

1/4

25

203

89

1/4

40

265

89

1/4

50

305

89

1/2

65

330

113

1/2

80

382

115

1/2

100

1.6

425

120

1/2

125

570

123

1/2

150

578

127

1/2

200

666

132

1/2

250

733

150

1/2

300

772

167

1/2

350

787

177

1/2

400

805

193

1/2

450

874

209

1/2

500

990

225

1/2

600

1241

264

1/2

700

1540

260

1/2

800

1540

260

1/2

900

1540

260

1/2

1000

1850

312

1/2

1200

0.6

1850

312

1/2

1400

2155

312

1/2

1600

2155

312

1/2

1800

2460

340

1/2

2000

3050

340

1/2

9.2.夹持型V锥流量传感器

如图所示。适用于测量小口径高流速介质的流量,安装方便,V锥体可以更换。

安装方式:法兰对夹式;

公称通径范围:DN15~DN150;

取压口规格:1/4NPT或1/2NPT;

压力范围:可以根据用户的需求设计制作(0~40)MPa内各压力等级,如4.0MPa,6.3MPa,10MPa,16MPa,25MPa,40MPa等;

温度:根据介质温度不同,选用不同的材料,可测量温度范围:(-40~850)℃

V锥体和连接件常用材料:304不锈钢;

测量管和法兰常用材料:304不锈钢或者20#碳钢;

测量准确度:优于±0.5%,重复性:优于0.1%;

外表涂层:不锈钢喷砂或者银灰色防腐涂料;

夹持型RPVZ60D型V锥流量传感器的外形尺寸数据如下表:

外形尺寸表

型号

公称直径(mm)

外形尺寸

取压口形式

A(mm)

B(mm)

C(mm)

NPT(60°)

D15

15

13.87

46

60

1/4

D20

20

18.85

56

60

1/4

D25

25

24.31

65

60

1/4

D40

40

38.10

84

80

1/4

D50

50

49.25

100

85

1/4

D65

55

59.00

120

100

1/4

D80

80

73.66

132

120

1/4

D100

100

97.18

156

150

1/4

D125

125

122.30

184

200

1/4

D150

150

146.33

212

240

1/4

9.3.方管型V锥流量传感器

节流元件为相似形方锥,测量方形(正方形或矩形)管道内介质的流量,适合与电厂的锅炉燃烧系统和石化企业的加热炉等风量的测量,无需直管道,能测量低流速,低静压力的介质流量。测量精高,测量稳定。其外形尺寸图如下图所示,安装方便,V锥体可以更换。

边长×边长

A(mm)

B(mm)

C(NPT)

200×200

640

119

1/2

250×250

705

136

1/2

350×350

758

153

1/2

400×400

758

162

1/2

450×450

771

176

1/2

500×500

836

190

1/2

550×550

950

205

1/2

600×600

1080

220

1/2

700×700

1193

240

1/2

800×800

1500

241

1/2

900×900

1500

241

1/2

1000×1000

1803

292

1/2

1200×1200

1803

292

1/2

1400×1400

2108

292

1/2

1600×1600

2108

292

1/2

1800×1800

2410

320

1/2

2000×2000

3000

320

1/2

2200×2200

3000

320

1/2

2400×2400

3000

320

1/2

2600×2600

3500

320

1/2

2800×2800

4000

400

1/2

3000×3000

4000

500

1/2

3200×3200

4000

500

1/2

3600×3600

4500

600

1/2

3800×3800

4500

600

1/2

4000×4000

4500

600

1/2

总长度允许误差范围DN15-25,±4mm,DN40-250,±6mm,DN300-500,±7mm;≥DN700,±8mm

9.4.直接焊接式V锥流量传感器

公称通径范围:DN25~DN1500,如下图所示:

这种结构的V锥流量传感器特别适用于高压介质的流量测量,采用直接焊接在工艺管道上,可以减少工艺管线上的泄漏点,如:电厂的高压蒸汽、石化企业的高压聚合、裂解等介质的流量测量。 

ФD

(NTP英寸)

ФD

(MM)

A

(MM)

B

(MM)

C

(NTP英寸)

1

25.4

350

101

1/2

2

50.8

365

104

1/2

3

76.2

385

107

1/2

41/2

114.3

405

110

1/2

59/16

141.3

550

113

1/2

65/8

168.3

556

116

1/2

85/8

219.1

640

119

1/2

103/4

273.0

705

136

1/2

123/4

323.8

758

153

1/2

14

355.6

761

162

1/2

16

406.4

771

176

1/2

18

457.0

836

190

1/2

20

508.0

950

205

1/2

22

559.0

1080

220

1/2

24

610.0

1193

240

1/2

26

660.0

1193

240

1/2

28

711.0

1500

241

1/2

30

762.0

1500

241

1/2

32

813.0

1500

241

1/2

34

864.0

1500

241

1/2

36

914.0

1500

241

1/2

38

965.0

1803

292

1/2

42

1067.0

1803

292

1/2

44

1118.0

1803

292

1/2

48

1219.0

1803

292

1/2

52

1321.0

1933

292

1/2

56

1422.0

2108

292

1/2

60

1524.0

2108

292

1/2

总长度允许误差范围:DN15-25,±4mm,DN40-250,±6mm,DN300-600,±7mm,>DN700,±6mm

10.差压式流量计的发展及V锥流量计原理简述

以孔板、喷嘴、文丘利管等为代表的差压式流量计成功应用于工业流量测量已逾百年,目前,虽然各种测量原理的流量计,如涡街流量计、质量流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等应用越来越广泛,但是在工业生产过程的测量和控制中,应用得最广泛,使用量最大的流量计是差压式流量计。在所有测量液体、气体和蒸汽流量的场合,70%到80%都选用孔板、喷嘴和文丘利管等差压式流量计,这是由差压式流量计的测量原理和优点以及其他种类测量原理的流量计的技术局限性而决定的。例如,智能涡街流量计虽然具有许多优点,但由于受到温度和压力的限制而不能测量高温介质的流量,另外由于其旋涡分离的速度受流速分布的影响,所以其前后直管段要求很长,同时在测量液体和气体时候,受上限流速和下限流速的限制;而电磁流量计只能测量导电介质的流量,不能测量气体、蒸汽及非导电的介质的流量;质量流量计虽然测量精度较高,但压力损失较大,且对安装要求严格,要采取严格的防震动措施,也不能测量固液两相介质的流量。而差压式流量计在积累大量实践经验的基础上,已经形成了标准化的差压式流量计(所谓“标准化”,就是指无需实验校准而可以确定差压与流量关系,并可估算其测量误差)。由于标准化且结构简单、牢固、通用性强、价格低廉而获得相当广泛的应用。

但是孔板、喷嘴等差压式流量计由于其结构上的缺陷也有一些重大缺陷:如流出系数不稳定,线性差,重复性不高,准确度因受诸多参数的影响也不高,易积污和易磨损,压力损失大,量程比(范围度)小,现场安装条件高等。多年来,人们对差压式流量计的节流装置的尺寸、节流件的几何形状与参数,取压与节流方式等一直在进行改进和研究,直至20世纪80年代才研究出采用新型节流方式的V锥流量计才发生了质的飞跃,既具有差压式流量计的基本优点,更解决了其它差压流量计的线性差,重复性不高,易堵易磨损、安装要求高的缺点。经过十多年的测试和应用,人们普遍理解并接受其作为一种比其他流量仪表更能有效测量流量的仪表,具有测量精度高(±0.5%),重复性好(优于0.1%),不堵塞耐磨损,安装要求低(前直管段3D,后1D),量程比大(10:1),压力损失小(孔板的压力损失的1/10),能测量气体、液体等脏污介质和固液两相混合介质的流量的特点。

  在流体流经一个节流件时,流体的流速将增加,而按照能量守恒定律,在流体被加速处,它的静压力一定会降低一个相对应的值,从而在节流件的前后产生差压,在一定条件下,该差压和流量有一定关系。不同形式的节流件和取压方式及位置对流体流经节流件产生的差压有很大的影响。这也是多年来人们为了解决差压式流量计的缺陷而不断研究和改进节流件形式、取压方式及位置的原因。V锥流量计之所以具有其它差压流量计和其它测量原理的流量计(如涡街流量计、电磁流量计等)所不具备的优点,主要是由于其独特的节流件的设计以及经过大量实验数据得出的取压位置及方式的改进。

孔板:“中心突然收缩式”节流方式

孔板采用的节流件是“中心突然收缩式”的节流方式:即流体流入节流装置前,预先没有流经任何预收缩件而突遇节流件并在管轴中心线附件形成收缩的节流装置。如下图所示:

这种“中心突然收缩式”的节流件(如孔板或者偏心孔板,在流体流经节流件后,流体局部收缩,在下游侧形成幅度相当大的旋涡(如下图所示),

从而使流量计的量程比缩小,差压信号中的噪声增大,使流量计的测量精度降低,压损增大,容易积垢,入口极易被磨损从而丧失测量精度,流出系数不稳定,线性差。

文丘利管:“中心逐渐收缩式”

文丘利管采用的是“中心逐渐收缩式”的节流件:即流体进入节流装置后,先经过逐渐收缩段,然后进入中心轴线附件的“喉部”,最后经扩散段而流出节流装置。如下图所示:

这种‘中心逐渐收缩式“的节流方式,由于实现了逐渐收缩和扩散,压损较小,使用这种节流件的流量计的流出系数接近1,但是由于使用中的磨损使流出系数可能发生变化,而且要求上下游的直管段较长。由其结构决定了这种方式的流量计不适合用于测量含湿(或冷凝液)的气体,在测量含有固液两相介质的流量时,容易被堵塞。

环形孔板:“边壁突然收缩式”

针对上述两种节流方式的缺点,人们研究出“边壁收缩式”节流装置:利用同轴安装在管道中的节流件,将流体收缩到管道的内边壁附近,让流体流过节流件与管壁之间的间隙,从而形成节流件前后的压差,通过测量此差压实现流量的测量。最初是环行孔板,采用边壁突然收缩式,即在流体在边壁突然收缩的节流方式,如下图所示意:

它由一个被同轴安装在测量管中的圆盘、三脚支架和中心轴管组成。虽然能解决前面两种节流方式的部分缺点,但是在测量脏物流体时,朝上游侧的取压孔仍有被堵塞的问题。

V锥流量传感器:“逐渐边壁收缩式”

直至二十世纪80年代,采用“逐渐边壁收缩式”的V锥流量计才研制成功,才解决了差压式流量计的缺陷,才使用差压式流量计有了质的飞跃。其结构示意图如下图所示意:

测量原理

上图所示的结构图是一个V锥流量传感器。它包括在导流管中同轴安装的尖圆锥体和相应的取压装置。V形锥体和导流管是预先经过精密加工好的,流体在流经V锥体时,V锥体的结构和形状使得流体在收缩前有一个平滑的过度区,流体并不是被迫收缩到管道中心线附近,而是逐渐朝向管内边壁收缩,在前后两端会产生差压,从而测量出流量。

其中:

β—等效直径比

D—管道内径

d—V锥节流元件的最大横截面处的直径

qv—体积流量

ρ—流体工况条件下的密度

K—K系数(与节流件形式(流束收缩系数)、直径比、取压方式、雷诺数及管道粗糙度等有关系)

ε—气体膨胀系数(对于不可压缩液体,ε=1)

采用这种“内壁逐渐收缩式”的V锥流量传感器,配上相应的差压变送器和附件(三组阀、取压阀等)组成的V锥流量计是差压式流量计的质的飞跃,不仅解决了传统差压流量计所存在的技术缺陷,而且具有其他测量原理的流量计所不具备的优点。

  1. V锥流量计与其他流量计的对比

流量计参数

V锥流量计

孔板

流量管/阿纽巴/威力巴

传统涡街流量计

超声波涡街流量计

热式气体质量流量计

容积式流量计(椭圆齿轮)

时差式超声流量计

多普勒式超声流量计

科氏力质量流量计

电磁流量计

工作原理

差压型(伯努利原理)

差压型(伯努利原理)

差压型(伯努利原理)

卡门涡街原理

卡门涡街+超声波技术

比热原理

定排量式

速度叠加原理

多普勒频移原理

科里奥利力原理

法拉第电磁感应定律

测量介质

气体/液体

气体/液体

气体/液体

气体/液体

气体/液体

气体/蒸汽

液体

导声液体

导声液体

液体

导电液体

管径范围

15~2000mm

15~1500mm

13mm~

20~300mm

13~1800mm

3mm~

6~100mm

 

13~7620mm

13~200mm

10~3000mm

应用温度

+800℃

 

 

-40~+58℃

-40~+204℃

-73~+204℃

-80℃

 

-40~+149℃

-45~+205℃

-20~+180℃

应用压力

~400bar

~42bar

 

63bar

18bar

~69bar

~550bar

无限制

无限制

~250bar

 

直管段要求

前3D后1D

前10D后5D

前20D后10D

前20D后10D

前20D后10D

无要求

无要求

无要求

无要求

无要求

前10D后5D

精度等级

0.5%

2%以下

1%

1%

 

1%

0.5%

0.5%

1%

0.1%

0.5%

量程比

10:1

5:1

10:1

40:1

70:1

1000:1

 

 

 

100:1

 

压力损失

很小

60%差压

5~20%

较小

较小

很大

HART功能

有(带变送器)

有(带变送器)

有(带变送器)

 

 

 

安装方式

直接焊接式/管道式

 

插入式

插入式/法兰式/夹持式

 

插入式/管道式

 

插入式/管道式

插入式/管道式

导管式

插入式/管道式

价位

与管径有关

很低

 

较低

较低

较高

最高:目前有经济型

与管径有关

明显性能缺点

大管径价格偏贵;需温压补偿

需温压补偿

测脏污介质易堵; 差压值不可调整;需温压补偿;小管径并不便宜

难以测量低流速;怕振动;难测量脏污介质;压损较大;温压补偿

 

价格较贵;要求介质组分单一或者恒定;最大流速受限制

适用管径小;应用温度不高;要求洁净流体

价格较贵;要求准确壁厚;要求管壁光滑

价格较贵;要求准确壁厚;要求管壁光滑

价格昂贵;压损很大

管道式:大管径价格昂贵;插入式:对安装要求很高

最适合应用

介质脏污;直管段不足;精度要求较高;中小管径的气体、液体

小管径清洁流体;要求价格极低

洁净气体;要求压损较小;中大管径流体

测量洁净液体;要求在线插拔

能测低流量;不怕振动;测气体精度较高

量程比要求宽;贸易结算;可测方管流量

小管径液体;高粘度液体;可测低速流量;高压场合;贸易结算

要求无压损;中大管径流体;介质洁净

要求无压损;中大管径流体;介质洁净

精度要求最高;有计量要求;小管径液体

测量液体首选

 


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