V锥流量计的优缺点
V锥流量计的优点
V 锥流量计是从2000 年左右才在国内出现的流量计。其工作原理和孔板流量计相同。介质通过V 锥时, 由于阻流件V 锥的存在, 使得流体的流过面积发生变化, 流速发生变化, 根据伯努利方程, 流速变化引起了压力的变化, 该压力的变化与流速之间有一定的关系。通过测量该压力差达到测量流量的目的。虽然与孔板原理一样, 但是最本质的区别在于孔板为中心收缩型节流装置, 而V 锥为边壁收缩型节流装置。
, 测量范围窄是制约孔板使用的主要原因。测量范围窄的主要原因是: 孔板的流量系数随雷诺数的变化而变化较大, 孔板的突然节流导致孔板后发生比较大的漩涡, 该漩涡的存在直接导致信号噪声比较大, 从而限制了它的测量范围。而V 锥流量计克服了以上缺点。
V 锥流量传感器是由与管道同轴的内部节流件V 锥和取压装置组成的, 流体经过时并不是像孔板那样突然改变流体的流动状态, 而是介质随着锥体的方向向边壁收缩, 该锥体起到了调整介质流动状态的作用, 重塑了流束曲线, 使流体的流动更加稳定。而且由于惯性力的存在, 介质经过V 锥的边缘时并不直接冲刷锥体边缘, 因此V 锥的边缘不像孔板那么容易磨损, V 锥的使用寿命长。由于V 锥*的结构, V 锥流量计有许多优于孔板流量计的特点。
1、量程比宽
V 锥的生产厂McCrometer公司开展了一系列测试研究工作, 得出结论: V 锥和孔板比较, V 锥的信噪比要小的多。由于信噪比小, V 锥在小流量测量时, 即使测量的差压在较小的工况下也可以精确地进行测量。从而不必像孔板那样, 需要通过增大变送器的阻尼来改善信号噪声的影响。正因为此, V 锥的量程比远大于孔板的量程比。印度理工学院的S N S ingh教授分别使用油和水在不同的雷诺数下做了实验, 得出结论: 在一定的测量范围内, V 锥的流出系数几乎与雷诺数无关。笔者也曾参与了数百台V 锥流量计的标定工作, 从数据中可以看出, 一般在1. 0精度范围内, 使用单台差压变送器, V 锥的量程比就可以达到10..1。
2、直管段要求低
V 锥的自整流功能使其直管段要求低于孔板。印度理工学院的S N S ingh教授分别采用油和水, 在上游的不同位置安置不同开度的阀门来试验, 最后得出的结论为: 如果上游的干扰是发生在V 锥流量计的上游10D, 或更远处, 则这种非对称的速度分布不会影响流出系数的值, 流出系数将保持在理想条件下所得出的相同的数值; 如果上游干扰源的位置距离V 锥流量计小于10D (如5D ), 则流出系数的变化量为6%。可见只要V 锥前面有10D的直管段, 无论前面有什么样的节流件都不会对其测量造成影响。而ISO - 5167中规定孔板的直管段要求根据前面节流件的不同有很大的变化, 一般至少需要20D。如上述测试分离器的气体出口一般采用4"的管道, 对于V 锥来说, 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、压力损失小
压力损失即不可恢复的压力, 它是流量计选型时需要考虑的重要指标之一。在当今能源缺乏, 提倡节能减排的社会, 该参数显得尤为重要。由于V 锥体边缘形状决定流体的流动状态, 流体的压力损失远小于使用孔板时的压力损失。而且由于V 锥的自整流功能, 其前面无需加整流器, 而孔板则需要较长的直管段来调整流体的流动状态。海上石油平台上空间较小, , 很难满足直管段的要求, 常常需要增加整流器, 以保证介质的流动状态。但是整流器的高压损带来的弊病就是消耗更多的能源。即使不考虑整流器, 在同量下, V 锥的压力损失一般也只有孔板的1 /2~ 1 /3。
4、精度高
由于V 锥结构无可动部件, 使得V 锥具有很好的重复性, 一般小于0. 1% 。由于量程比宽, 即它的线性度好, 从而使其精度较高。根据GB17167 - 2006..用能单位能源计量器具配备和管理通则..规定, 用于能源计量的流量计准确度等级要求为: 煤气和天然气为2. 0级。所以在测试分离器出口的气体测量中, 在10..1的量程范围内, V 锥加上差压变送器及二次表的总体误差不会低于1. 5级, 完满足计量要求。
5、长期性能好
由于锥体的轮廓形状限制了介质的流动, 流体沿着锥体形成了边界层, 这意味着锥体的边缘不容易受不清洁的流体磨损, 从而使开孔比..保持不变, 使得流量计可以在很长时间内保持精度而不必校验。
V 锥流量计的缺点
虽然V 锥流量计有很多的优点, 但是它还是存在一些不足之处。
1、需要标定
孔板是通过保证几何尺寸就可以保证其测量精度的流量计。而V 锥属于新型的流量计, 虽然众多的厂家及科研人员做了大量的实验, 但迄今为止V 锥流量计可依据的国家标准有限, 而且由于机密性和的限制, 现已公布的有关V 锥流量计结构设计的可利用的文献较为缺乏。各个生产厂家依据企标来生产, 可以说产品鱼龙混杂, 并不是每个厂家的产品都可靠。由于试验数据不充分, 使得每台V 锥流量计出厂时都必须经过严格的标定。从而也增加其费用。
2、售价较高
同种规格的V 锥流量计的价格要高于孔板流量计, 但低于可更换孔板流量计。由于V 锥的用料多、加工工艺复杂、标定费用高, 使得其售价较高。但是在考虑流量计时, 初次购买价及安装费用、仪表的可靠性、长期维护费用、压力损失等综合因素
的总评才是选取流量计的依据, 只有综合考虑并权衡了以上这些重要因素, 才能做到合理选型。如前所述, V 锥流量计除了在初次购买费用上高于孔板流量计外, 其他的费用应该与孔板流量计持平或低于孔板流量计。尤其是在补偿压力损失所需要的耗能方面, V 锥流量计远远优于孔板流量计。所以从长远考虑, 使用V 锥流量计的综合费用要低于孔板流量计。使用可更换孔板的目的就是为了提高孔板的量程比。但是其价格昂贵。如果给V 锥流量计配两台不同量程的变送器, 那么其量程比的扩展要远大于可更换孔板流量计, 而其价格要远低于可更换孔板。
3、 差压较低
由于V锥流量计的流出系数要大于孔板流量计的流出系数, 使得相同流量时孔板的差压值要高于V 锥的差压值。孔板流量计的变送器一般都是用中差压表, V 锥流量计一般用低差压表。
