摘要：與孔(kǒng)闆、文丘裏管(guan)等傳統差壓(yā)式流量計相(xiàng)比,“邊壁逐漸(jian)收縮式"V 錐流(liú)量計 在結構(gou)上具有優勢(shi)。V錐流量計對(duì)安裝前後直(zhí)管段的要求(qiu)低,且具有壓(ya)力損失小、抗(kàng)髒污、測量性(xing)能優等優點(dian)。因此，在空間(jiān)🚩緊湊的FLNG裝置(zhi)上,将V錐流量(liàng)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(tè)殊結構，能夠(gòu)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(liú)，降低V錐流量(liàng)☎️計前後直管(guan)段的要求。V錐(zhuī)流量計安裝(zhuāng)成本低、量程(chéng)📞比寬.信号穩(wen)定、值範圍寬(kuān)。
1V錐流量計的(de)工作原理和(hé)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(liang)計，其基本理(li)論是可以在(zai)密閉管道中(zhōng)進行能量相(xiang)互轉換的伯(bo)努利原理。結(jié)合流動連續(xu)性原理👅，可以(yi)推斷在穩定(dìng)流場情況下(xià)，管道中的⚽流(liu)速與📐錐體前(qian)☁️後差壓的平(ping)方根呈正比(bi)例.函數關系(xì)。測得錐體上(shang)下遊的壓力(li)得出差壓即(ji)可實現🔱流量(liang)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(liàng)與差壓的關(guān)系如式2)所示(shi)。
 
式中:D一工況(kuang)下測量管的(de)内徑,m;
d一工況(kuàng)下V錐體的最(zui)大直徑,m;
C一流(liu)出系數,無量(liàng)綱;
β一可膨脹(zhang)修正系數,無(wu)量綱,對不可(kě)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(shang)遊處流體的(de)密度,kg/m³;
△p一差壓(ya)值,Pa;
P1一節流件(jiàn)上遊導壓處(chù)壓力,Pa;
P2一節流(liu)件下遊導壓(yā)處壓力，Pa。
1.2V錐流(liú)量計與其他(ta)節流裝置的(de)比較
　　V錐流量(liang)計将“流體收(shōu)縮到管道中(zhōng)心”的概念改(gǎi)變爲“收縮到(dào)管道的内邊(bian)壁”。當流體流(liú)經錐體與測(ce)量管道之間(jian)的環形通道(dào)時，流體逐漸(jian)向管内壁平(píng)滑收縮，錐體(ti)🐅前後産生差(cha)壓,實現流量(liàng)測量。錐體在(zài)管線中心位(wei)置🏃🏻‍♂️的測壓點(dian)的流量速度(dù)剖面最佳，可(kě)以在不考慮(lǜ)上遊流動狀(zhuàng)況的情況下(xia),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(liú)件♌時,未對速(su)度割面進行(hang)整形,在管道(dào)中心線附近(jin)突然性的形(xing)成局部收縮(suō)。孔闆是帶有(yǒu)同心或🌈偏心(xīn)圓形開孔🐇的(de)一塊🏃金屬薄(bao)闆。當流🐇體流(liú)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(xing)成幅度⚽較大(dà)的漩渦。因爲(wèi)測壓點需要(yào)位于流體⁉️流(liú)場較穩定的(de)區域以保證(zheng)其測量精度(dù)和重複性，在(zài)安裝時對直(zhí)管段🔴長度要(yao)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(sheng)增大，量程比(bǐ)縮小，測量精(jīng)度降低,由能(neng)量守恒可知(zhi),漩渦會💃🏻增大(dà)壓損。孔闆的(de)結構特點還(hai)會使孔闆前(qian)極易積🐉污，對(duì)内孔銳角線(xian)磨損從而難(nan)以保證精度(dù),使流出🔞系數(shù)不穩定。
　　文丘(qiu)裏管采用“中(zhong)心逐漸收縮(suō)式”的節流方(fang)式。即流體流(liu)經節流件時(shi),在收縮段逐(zhú)漸收縮後，才(cai)會流經管道(dao)中心線附:近(jin)的喉道，通過(guò)擴散段逐漸(jiàn)擴大的管道(dào)流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻出。文丘裏(lǐ)管先逐漸收(shōu)縮而後逐漸(jiàn)擴大的特點(dian)，能夠對流體(tǐ)速度分布梯(tī)度有效整流(liu),壓損較🔞小，流(liu)出系數接近(jin)1。但是文丘裏(lǐ)管在使用過(guo)程中喉部的(de)磨損嚴重㊙️,無(wu)法長期保持(chí)測量精度。而(ér)且文丘裏管(guan)漸縮🌏漸擴的(de)結構特💃點,對(dui)上下遊直管(guǎn)段具有🔴要求(qiú)，在測量濕氣(qì)體、冷凝物以(yǐ)及固液🔞兩相(xiang)介質的流量(liàng)時容易被堵(dǔ)塞。
　　孔闆、文丘(qiu)裏管等老式(shì)差壓式流量(liang)計由于其結(jié)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(zhui)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(te)點不僅解決(jue)已有差壓式(shì)流量計的缺(que)陷💋，而且還有(you)其他測量原(yuan)理的流♉量計(ji)不具備的優(you)點。
2V錐流量計(jì)的性能特點(dian)
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(biǎn)平的流态分(fen)布，V錐流♍量計(ji)可☎️以比其他(ta)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(jù)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(tóng)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(shí)，始終會産生(shēng)一個✊可預測(cè)的流态,保證(zheng)儀表測量。
　　V錐(zhuī)一次元件的(de)精度可以達(dá)到士0.5%。V錐一-次(cì)元件的重複(fú)性高達💋0.1%。可以(yǐ)測量較低雷(léi)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(dào)更高的量程(chéng)⛹🏻‍♀️。
　　V錐一次元件(jiàn)的精度可以(yi)達到±0.5%。V錐一次(cì)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(liàng)程比爲10:1。選擇(zé)合适的參數(shù)時,可以達到(dào)更高的量程(chéng)。
　　錐體的輪廓(kuo)形狀将流體(tǐ)方向限制爲(wei)朝向管道的(de)内邊🌈壁,不💛清(qing)潔的流體不(bu)會對錐體邊(bian)界層産生沖(chong)擊,并且不易(yi)磨損邊緣。其(qi)β值長期不變(bian),流量計不需(xu)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(huì)産生“一卡曼(màn)旋渦”現象,在(zài)流♈量穩🌍定條(tiao)件下,對差壓(yā)檢測産生幹(gan)擾而形成“信(xin)号波💯動”。孔闆(pǎn)流量計會在(zai)孔闆下遊處(chù)形成渦流,呈(cheng)高幅低頻的(de)孔闆信号,影(ying)響流量計的(de)讀數。而V錐流(liú)量計的結構(gou)是邊壁逐漸(jiàn)收縮節流，與(yu)錐體後部産(chan)😍生的幹擾流(liu)大小相同方(fang)向相反而相(xiang)互抵消，對信(xin)🔞号擾動很小(xiǎo)，在低壓流場(chǎng)也能㊙️夠呈現(xian)高頻低幅的(de)壓力脈動，且(qie)噪聲小、信号(hào)穩定。
　　V錐流量(liàng)計可以在低(dī)差壓力下正(zheng)常運行，永久(jiu)壓力損失低(di)。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(wèi)0.45.0.55.0.65.0.75和0.85。V錐流量計(jì)“掠過型”的設(she)計理念,會對(duì)流體中的殘(cán)渣、凝結物或(huò)顆粒形成吹(chuī)掃沖刷作用(yong),因此可以保(bao)🔆持錐體長期(qī)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(hé)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(chu)軸向長度等(deng)參🍓數的🧡直接(jiē)影響，但是目(mu)前各個廠家(jiā)尚未形成統(tǒng)一規範,V錐流(liu)量計仍需😄遵(zun)循逐台實流(liu)标定的原則(zé)。但✔️是标準節(jie)🐕流裝置(标準(zhun)孔闆、标準噴(pen)嘴和标準文(wen)丘裏管)能夠(gòu)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(zhuang)和使用。
　　錐體(ti)的結構特點(dian)使得其無法(fa)滿足雙向流(liú)的流量測📞量(liang)要求。與标準(zhun)節流裝置相(xiàng)比,V錐流量計(jì)用料更多，加(jiā)工工藝要求(qiú)嚴格,逐台标(biāo)定費用高,使(shi)其售價較高(gāo)。但綜合考慮(lǜ)并權衡節流(liú)裝置購買價(jia)及安裝🐪費用(yòng)、維護㊙️費用、因(yin)壓損造成的(de)能量損失等(deng)因素,V錐流量(liàng)計的總體費(fèi)用是更合理(lǐ)的。
3.V錐流量計(jì)在FLNG裝置上的(de)應用優勢
　　陸(lu)上工廠擁有(yǒu)大量空間,對(duì)儀表占地要(yào)求不高,但是(shì)在空間✊擁♌擠(ji)的海上,需要(yào)盡可能地減(jian)少空間的使(shǐ)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(ti)，因此甲闆上(shàng)的生産裝🔴置(zhi)詳細設計與(yu)陸地同規模(mo)工廠的設計(jì)完全不同。V錐(zhuī)📞流量計隻✂️需(xu)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(wei)(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(zhang)度見表1。若≥0.65,表(biǎo)中的直管段(duan)長度需要增(zeng)加1D。
 
(2)液體測量(liang),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(zeng)加1D.。
 
　　V錐流量計(ji)的使用流體(tǐ)非常廣泛,低(dī)、高流速的流(liú)體均可以測(cè)量;V錐流量計(ji)規格齊全，适(shi)用口徑DN15(1/2")~DN3000(120"),公稱(cheng)壓力0~25001b,工作溫(wen)度-200~800℃;且安裝💋方(fang)式靈活,可以(yǐ)選擇管道法(fa)蘭式、直接焊(han)接式、方管式(shi)安裝。V錐流量(liàng)計在惠生海(hǎi)工爲Exmar以EPCIC模式(shi)總承包建🙇🏻設(she)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(huì)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(xuǎn)型應用。
　　需要(yào)将液體和氣(qì)體流量計放(fang)在近海平台(tai)、浮式生💃産🆚儲(chǔ)油和卸油的(de)船、海底裝置(zhì)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(hang)直管段比其(qí)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(neng)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(gōng)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(shēng)産計量的需(xu)要。且.V錐流量(liàng)計的結構決(jue)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(kōng)間緊缺的FLNG裝(zhuang)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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