摘要：與孔(kǒng)闆、文丘裏管(guan)等傳統差壓(ya)式流量計相(xiàng)比,“邊壁逐漸(jiàn)收縮式"V 錐流(liú)量計 在結構(gòu)上具有優勢(shi)。V錐流量計對(dui)安裝前後直(zhi)管段☁️的要求(qiú)低,且具有壓(yā)力損失小、抗(kàng)髒污、測量性(xing)能優❗等優點(diǎn)。因此，在空間(jian)緊湊的FLNG裝置(zhi)上,将V錐流量(liang)計作爲流量(liàng)計選型的先(xiān)考量對象♍。
　　V錐(zhui)流量計具備(bèi)錐形管的特(te)殊結構，能夠(gou)對流經錐體(ti)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的流體速度(dù)分布梯度進(jìn)行調整,消除(chu)漩渦二次🐉流(liu)，降低V錐流量(liang)計前後直管(guǎn)段的要求。V錐(zhuī)流量計安裝(zhuāng)成本低、量程(cheng)比寬.信号穩(wěn)定、值範圍寬(kuan)。
1V錐流量計的(de)工作原理和(he)結構特點
1.1V錐(zhui)流量計的工(gong)作原理
　　V錐流(liu)量計作爲1種(zhǒng)差壓式流量(liàng)計，其基本理(li)論是可🏃🏻以✍️在(zài)🚶密閉管道中(zhong)進行能量相(xiang)互轉換的伯(bó)努利原理。結(jie)合流動連續(xù)性原理，可以(yi)推斷在穩定(ding)流場情⛷️況下(xià)，管道中的流(liú)速與錐體前(qian)後差壓的平(píng)方根呈正比(bi)例.函👌數關系(xi)。測得錐體上(shang)下遊的壓力(lì)得出差壓即(ji)可實現流量(liàng)測量。V錐流量(liang)計結構見圖(tu)1。
 
　　體積流(liú)量與差壓的(de)關系由下式(shì)确定如式(1)所(suo)示。
 
　　體積流量(liang)與差壓的關(guān)系如式2)所示(shì)。
 
式中:D一工況(kuàng)下測量管的(de)内徑,m;
d一工況(kuang)下V錐體的最(zui)大直徑,m;
C一流(liú)出系數,無量(liang)綱;
β一可膨脹(zhàng)修正系數,無(wú)量綱,對不可(ke)壓縮流體時(shí)β=1,當流體是可(ke)壓縮流體時(shi)，β<1;
ρ一工作狀态(tai)下，節流件上(shàng)遊處流體的(de)密度,kg/m³;
△p一差壓(yā)值,Pa;
P1一節流件(jiàn)上遊導壓處(chù)壓力,Pa;
P2一節流(liú)件下遊導壓(yā)處壓力，Pa。
1.2V錐流(liu)量計與其他(tā)節流裝置的(de)比較
　　V錐流量(liang)計将“流體收(shou)縮到管道中(zhong)心”的概念改(gǎi)變爲“收縮🚶‍♀️到(dao)管⁉️道的内邊(biān)壁”。當流體流(liú)經錐體與測(ce)量管㊙️道之😍間(jian)的環形通道(dao)時，流體逐漸(jian)向管内壁平(píng)滑收縮，錐體(tǐ)前後産生差(cha)壓🏃‍♂️,實現流量(liang)測量。錐體在(zài)管線中心位(wei)置的測壓點(dian)的流量速度(du)剖面最佳，可(ke)以在不考慮(lü)上遊流動狀(zhuang)況的❓情況下(xià),獲得精度高(gāo)、可靠⛱️好的流(liu)量測量⭐。
　　孔闆(pǎn)采用“中心突(tu)然收縮式”的(de)節流方式。流(liu)體流經節流(liu)🤩件時,未對速(sù)度割面進行(hang)整形,在管道(dao)中心線附近(jìn)突然性的形(xing)成局部收縮(suo)。孔闆是帶有(yǒu)同心或偏心(xin)圓形開孔的(de)一塊金屬薄(bao)闆。當流體流(liu)經圓形開孔(kǒng)時,管道橫截(jié)面積的突然(rán)減小使流體(ti)局部收縮，在(zai)孔闆下❄️遊形(xíng)成幅度較大(dà)的漩渦。因爲(wèi)測壓點需要(yào)位于流體流(liu)場較穩定的(de)區域以保證(zhèng)其❌測量精度(du)和重複性，在(zai)安裝時對直(zhi)管段長度要(yào)求(一般💔前10D、後(hou)5D)。另外，漩渦會(hui)造成差壓信(xin)号中的噪聲(shēng)增大，量程比(bi)縮小，測量精(jing)度降低,由能(néng)量守恒可知(zhi),漩渦會增大(dà)壓損。孔闆的(de)結構特點還(hái)會使孔闆前(qián)極易積㊙️污，對(dui)内孔銳角線(xiàn)磨損從而✂️難(nán)以保證精度(dù),使流出🏃🏻系數(shù)不穩定。
　　文丘(qiū)裏管采用“中(zhong)心逐漸收縮(suō)式”的節流方(fāng)式。即流體🏒流(liú)經節流件時(shí),在收縮段逐(zhú)漸收縮後，才(cai)會流經管道(dao)中心線附:近(jìn)的💚喉道，通過(guo)擴散段逐漸(jian)擴大的管道(dào)流🌂出。文丘裏(li)管先逐漸收(shōu)🚶縮而後逐漸(jian)擴大的特點(dian)，能夠對流體(tǐ)速⛹🏻‍♀️度分布梯(ti)🛀度有效整♉流(liu),壓損較小，流(liú)出系數接近(jìn)1。但是文丘裏(li)管在使♍用過(guo)程中喉🐪部的(de)磨損嚴重,無(wú)法長期保持(chi)測量精度。而(er)且文丘裏管(guǎn)漸縮漸擴的(de)結構特點,對(duì)上下遊直管(guan)段具有要求(qiú)，在測量濕氣(qi)體、冷凝物以(yǐ)及固液兩🐪相(xiàng)介質的流量(liàng)時容👉易被堵(dǔ)塞。
　　孔闆、文丘(qiū)裏管等老式(shì)差壓式流量(liang)計由于其結(jie)構上的缺陷(xiàn),無法滿足FLNG領(ling)域流量測量(liàng)的需求。而V錐(zhuī)流量計♻️是對(dui)傳統節流式(shi)流量計改進(jin)完善後的器(qì)件，其結構特(tè)點不僅解決(jué)👣已有差壓式(shi)流量計的缺(que)陷，而且還有(you)其他測量原(yuán)理的流🤟量計(ji)不具備的優(you)點👈。
2V錐流量計(ji)的性能特點(diǎn)
2.1V錐流量計的(de)優勢
　　流體在(zai)接近V錐體流(liu)動時産生扁(bian)平的流态分(fèn)布，V錐✌️流😍量計(ji)可🔅以比其他(tā)差壓流量計(jì)更接近上遊(yóu)擾動🔴處工作(zuò)。V錐流量計的(de)建議安裝距(ju)離爲上遊直(zhi)管段直徑的(de)0~3倍和下遊直(zhí)管段直徑的(de)0~1倍。單個或雙(shuāng)個彎頭在同(tong)一平面或接(jie)近儀表上🍓遊(yóu)時,V錐流量計(ji)仍然🌈可以産(chan)生扁平流态(tai)。當不同流态(tài)接近錐體時(shi)，始終會産生(shēng)一個可預測(ce)的流态,保💁證(zheng)儀表測量。
　　V錐(zhui)一次元件的(de)精度可以達(da)到士0.5%。V錐一-次(ci)元件的重複(fú)性👨‍❤️‍👨高達0.1%。可以(yi)測量較低雷(lei)諾數範圍(Re≥8000)的(de)流量。典型V錐(zhui)流量計的量(liàng)程比爲10:1。選擇(ze)合适的參數(shù)時,可以達到(dao)更高的量程(chéng)。
　　V錐一次元件(jiàn)的精度可以(yǐ)達到±0.5%。V錐一次(ci)元件的重複(fu)性高達☀️0.1%。可以(yi)測量較低雷(lei)諾數範圍(Re≥8000)的(de)流量。典型V錐(zhuī)流量計的量(liang)程比爲10:1。選擇(zé)合适的參數(shù)時,可以達到(dao)更高的量程(chéng)。
　　錐體的輪廓(kuò)形狀将流體(ti)方向限制爲(wèi)朝向管道的(de)内💋邊壁,不清(qing)潔的流體不(bú)會對錐體邊(bian)界層産生沖(chong)擊,并且不易(yì)磨損邊緣。其(qi)β值長期不變(biàn),流量計不需(xū)要重複标定(dìng),具有長期的(de)精度📧穩定性(xìng)。
　　流體在流經(jīng)節流件時,會(hui)産生“一卡曼(màn)旋渦”現象,在(zai)流量穩定👨‍❤️‍👨條(tiáo)件下,對差壓(yā)檢測産生幹(gàn)擾而形成“信(xìn)💋号波動”。孔闆(pǎn)流📱量計♊會在(zài)孔闆下遊處(chù)形成渦流,呈(cheng)高幅低頻的(de)孔闆信号,影(yǐng)響流量計的(de)讀數。而V錐流(liu)量計的結構(gòu)是邊壁逐漸(jiàn)收縮節流，與(yǔ)錐體後部産(chǎn)生的幹擾流(liú)大小相同方(fāng)向相反而相(xiang)互抵消，對信(xìn)号擾動很小(xiao)，在低壓流場(chang)也能夠呈現(xian)高頻低幅的(de)壓力脈動，且(qiě)噪聲小、信号(hào)🈲穩定。
　　V錐流量(liang)計可以在低(di)差壓力下正(zhèng)常運行，永久(jiu)壓力損⚽失低(dī)。V錐流量計的(de)結構特點允(yun)許有很寬的(de)比範🔞圍。标準(zhun)的比範圍爲(wei)0.45.0.55.0.65.0.75和0.85。V錐流量計(ji)“掠過型”的設(shè)計理念,會對(duì)流體中🛀的殘(cán)渣、凝結物或(huo)顆粒🏃🏻形成吹(chui)掃沖刷作用(yong),因此可以保(bao)持錐體長🏒期(qi)清潔。
　　上述短(duǎn)渦流使V錐下(xia)遊的流體完(wán)全混合，在很(hen)多需要即時(shí)👌和完全混合(he)的應用中,V錐(zhui)常被用作靜(jìng)态混🌈合器。
2.2V錐(zhui)流量計的局(ju)限性
　　V錐流量(liang)計檢測元件(jiàn)是錐體，流量(liang)計的流出系(xì)數受❗錐角大(da)小、下遊取壓(ya)口位置、錐體(tǐ)最大截面處(chù)軸向🔅長度等(děng)參數的直接(jie)影響，但是目(mu)前各個廠家(jia)尚未形成統(tǒng)一規範,V錐流(liu)量計仍需遵(zūn)循逐台實流(liu)标定的原則(ze)。但是标準節(jiē)流裝置(标準(zhun)孔闆、标準噴(pen)嘴和标準文(wén)丘裏管)能夠(gou)達到🌍國際标(biao)準ISO-5167,按照國際(ji)标準進行設(she)計、制造🛀🏻、安裝(zhuāng)和使用。
　　錐體(ti)的結構特點(dian)使得其無法(fǎ)滿足雙向流(liu)的流量測量(liàng)要求。與标準(zhǔn)節流裝置相(xiang)比,V錐流量計(ji)用料更多，加(jiā)🐉工工💚藝要求(qiu)嚴格,逐台标(biāo)定費用高,使(shi)其售價較高(gao)。但綜合考慮(lü)并權衡節流(liu)裝置購♍買價(jia)及安裝🤟費用(yong)、維護費用、因(yīn)壓🐅損造成的(de)能量損失🌈等(deng)因素,V錐✉️流量(liang)計的總🥵體費(fei)用是更合理(li)的。
3.V錐流量計(jì)在FLNG裝置上的(de)應用優勢
　　陸(lù)上工廠擁有(you)大量空間,對(dui)儀表占地要(yao)求不高,但是(shi)在空🥰間擁擠(jǐ)的海上,需要(yao)盡可能地減(jiǎn)少空間的使(shi)用。FLNG裝置設計(ji)緊湊,實際工(gong)作環境還涉(she)及颠簸、腐蝕(shi)等諸多問題(tí)👨‍❤️‍👨，因此甲闆上(shang)的生産裝置(zhi)詳細設計與(yǔ)陸地同規模(mó)工廠的設計(ji)完全不同。V錐(zhuī)流量計隻需(xū)極短的直管(guan)段就能取得(de)測量值,其直(zhí)管段要求如(rú)下:
(1)氣體測量(liàng),雷諾數範圍(wéi)(Re)>200000,V錐流量計測(ce)量氣體的上(shàng)遊和下遊的(de)最小直管長(zhǎng)度見表👅1。若🐇≥0.65,表(biao)🏃🏻‍♂️中的直管段(duan)長度需要增(zeng)加1D。
 
(2)液體測量(liàng),雷諾數範圍(wei)(Re)>200000,V錐流量計測(ce)量液體的上(shàng)遊和下遊的(de)最小直管長(zhang)度見表♉2。若≥0.65,表(biǎo)中的直管段(duan)長度需要增(zēng)加1D.。
 
　　V錐流量計(jì)的使用流體(tǐ)非常廣泛,低(dī)、高流速的流(liu)體均可以測(ce)量;V錐流量計(jì)規格齊全，适(shi)用口徑DN15(1/2")~DN3000(120"),公稱(chēng)壓力0~25001b,工作溫(wen)度-200~800℃;且✌️安裝方(fāng)式靈活,可以(yi)選擇管道法(fǎ)蘭式、直接🌈焊(hàn)接式、方管式(shi)安裝。V錐流量(liang)計在惠生海(hǎi)工爲Exmar以EPCIC模式(shi)🚶總承包建設(shè)的FLNG(設計液化(hua)能力約50萬t/a的(de)LNG)中得到了成(chéng)功🛀應用，在惠(hui)生海工的FLNG标(biāo)準化項目(設(she)計液化能力(lì)300萬t/a的☎️LNG)也有選(xuan)型應用。
　　需要(yào)将液體和氣(qi)體流量計放(fàng)在近海平台(tái)、浮式生産📐儲(chǔ)油和卸🙇‍♀️油的(de)船、海底裝置(zhi)這些場所時(shí),具有自調節(jie)功能的V錐🏃近(jìn)海流量♻️計所(suǒ)需要的運行(háng)直管段🔞比其(qi)他流量計少(shao)70%，可以産生不(bú)動産和㊙️安裝(zhuāng)成本乃面的(de)巨大節省,節(jiē)省🌈的成本能(néng)夠超過儀🙇🏻表(biǎo)本身的成本(ben)。
4結語
　　V錐流量(liang)計具有精度(dù)高、自清潔功(gong)能、實用性強(qiáng)、運行穩定可(ke)靠、長期穩定(ding)性好,方便了(le)生産,滿足生(sheng)産計量的需(xu)要🛀🏻。且.V錐流量(liàng)計的結構決(jué)定其不需要(yao)長的運行直(zhí)🚶管段或者流(liu)量調節儀表(biǎo)，安裝條件的(de)局限少，在空(kong)間緊缺的FLNG裝(zhuāng)置上是流量(liàng)測量儀表選(xuan)型的重要參(can)考因素。

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