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V 锥流量计与横截面流量计对比

来源:南京金诺仪表有限公司   2025年04月30日 09:48  


在工业流量测量领域,准确可靠的流量监测对于生产过程的优化、资源的有效利用以及产品质量的保证至关重要。V 锥流量计和横截面流量计作为两种常用的流量测量设备,各自具有的工作原理、性能特点以及适用场景。了解它们之间的差异,有助于工业企业根据实际需求选择流量测量解决方案。

工作原理

  1. V 锥流量计:基于流动连续性原理和伯努利方程工作。当流体流经具有特殊廓形的内锥体时,在其周边形成边界层并疏导流体离开锥体尾部边缘。流体接近锥体时压力为 P+,通过锥体节流区时速度增加、压力降低为 P-,P + 和 P - 通过取压口引到差压变送器上。对于稳定流体,流量大小与差压平方根成正比,且流速相同时,锥体节流面积越大,产生差压值越大。其本质是一种差压式流量仪表,通过测量上下游压力差来计算流量。

  1. 横截面流量计:依据速度面积法的原理研制。将测量流速的截面分割为许多小单元,假设每个单元面积的流速为 Vi,则总的流量等于流过所有小单元面积流量之和。对于矩形管道,将长边和短边按等长度原则,把横截面平均分成若干个面积相等的小单元,测量每个小单元中心点的流速,再取平均值得到整个大横截面积的平均流速;对于圆形管道,把截面分割成若干个面积相等的同心圆环(中央为圆),测出每个圆环的流速并平均化,得到该圆截面的平均流速,进而得出流量。

精度

  1. V 锥流量计:具有良好的准确度,一般可达≤0.5%,重复性≤0.1%。其高精度得益于结构设计,内锥体能够有效整流,减少流场干扰,使测量更加稳定准确。并且在较宽的雷诺数范围内都能保持较高精度,可测量雷诺数为 500 万,雷诺数为 8000 甚至更低。

  2. 横截面流量计:精度等级通常有 1 级、1.5 级、2.5 级。其精度受分割单元数量影响,分割得越多,理论上测量越准确,但实际应用中受安装位置、管道内流体分布均匀程度等因素制约,在复杂工况下精度可能有所下降。并且其要求雷诺数 ReD>2.5×105,在低雷诺数情况下测量精度难以保证。

安装要求

  1. V 锥流量计:具有自整流功能,只需要极短的直管段,一般上游为 1 - 3D(D 为管道直径),下游为 0 - 1D。这一特点使其在空间有限或管道布局复杂的场合具有明显优势,例如在换热站等空间较小的地方也能方便安装且不影响运行精度。

  1. 横截面流量计:不需要传统意义上较长的直管段,只要有 250mm - 300mm 长的安装位置即可。这是因为它通过对多个小单元流速的综合测量来计算流量,对整体流场的均匀性要求相对不那么苛刻,更适合安装空间有限且难以满足长直管段要求的特殊结构形状管道。

适用介质与工况

  1. V 锥流量计:可测量的流体种类非常广泛,涵盖液体、气体、蒸汽等几乎所有流动性介质。流体最高工况温度可达 800℃,最高压力可达 10.5Mpa,若选用特种材质表体,工况温度和压力还可更高。它具有自清洁功能,可测脏污和易结垢流体,如高炉煤气等杂质较多的介质,因为其结构设计为流体扫过型,不会截留流体中夹带的气、液或固相污物,也适合焦炉煤气、湿气体等。

  1. 横截面流量计:适用的公称直径范围为圆形管道 200mm≤DN≤6000mm,矩形管道 200mm×200mm≤DN≤6000mm×6000mm;公称压力 PN≤6.4MPa;介质温度 t≤450℃(>450℃时需特殊注明)。它可对特殊结构形状的管道流量进行测量,但在测量高粘度、高腐蚀性或含有大量颗粒杂质的复杂介质时,可能会因传感器受污染或堵塞而影响测量精度和设备寿命。

压力损失

  1. V 锥流量计:在运行过程中产生的压力损失相对较小。由于内锥体的特殊设计,流体流经时流态较为平稳,不会像一些传统节流装置那样产生较大的局部阻力,从而降低了系统的能耗,对于长距离输送或对压力要求较高的工艺系统较为有利。

  1. 横截面流量计:压力损失也比较小。其基于速度面积法测量流量,没有明显的节流元件,流体在管道内流动较为顺畅,对系统压力影响较小,有助于维持整个管道系统的压力稳定性。

设备成本与维护

  1. V 锥流量计:设备成本相对较高,一方面是由于其的结构设计和高精度要求,制造工艺较为复杂;另一方面,为了满足不同工况下对耐温、耐压、耐腐蚀等性能的要求,可能需要选用特殊材质。在维护方面,因其无可动部件,节流件关键部位不磨损,能保持长期稳定工作,日常维护工作量较小,只需定期检查取压口是否堵塞、差压变送器是否正常工作等。

  2. 横截面流量计:设备成本相对较低,结构相对简单。在维护方面,虽然流出系数稳定不用标定,但如果管道内流体含有较多杂质,可能需要定期对测量装置进行清理,以防止杂质附着影响测量精度。部分横截面流量计可加装吹扫装置,实现人工或自动吹扫,一定程度上降低了维护难度。


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