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(gou)上具有優勢(shì)。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(kang)髒污、測量性(xìng)能優♉等優點(dian)。因此，在空間(jiān)🔆緊湊☂️的FLNG裝置(zhì)上,将V錐流量(liang)計作爲流量(liàng)🌈計選型的先(xian)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(tǐ)的流體🌈速度(du)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(zhuang)成本📐低、量程(cheng)比寬.信💰号穩(wěn)定、值範圍👅寬(kuān)。
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(gōng)作原理
　　V錐流(liu)量計作爲1種(zhong)差壓式流量(liang)計，其基本理(li)論是可以在(zài)密閉管道中(zhōng)進行能量相(xiàng)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(xia)，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(xì)。測得錐體上(shàng)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(liu)量與差壓的(de)關系由下式(shì)确定如式(1)所(suǒ)示。
 
　　體積流量(liàng)與差壓的關(guān)系如式2)所示(shì)。
 
式中:D一工況(kuang)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(liàng)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(shí)，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(liú)件下遊導壓(yā)處壓力，Pa。
1.2V錐流(liú)量計與其他(tā)節流裝置的(de)比較
　　V錐流量(liàng)計将“流體收(shou)縮到管道中(zhōng)心”的概念改(gai)變爲“收縮到(dao)管道的内邊(bian)壁”。當流體流(liu)經錐體與測(ce)量管道之間(jiān)的❌環形通道(dào)🛀時，流體逐漸(jiàn)向管内壁平(píng)滑收縮，錐體(ti)前後産生差(chà)壓,實現流🎯量(liang)測量。錐體在(zài)管線中心位(wèi)置的測壓點(diǎn)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(gao)、可靠🐅好的流(liú)量測🌍量。
　　孔闆(pan)采用“中心突(tu)然收縮式”的(de)節流方式。流(liú)體流經節流(liu)💃件時,未對速(sù)度割面進行(háng)整形,在管道(dào)中心線附近(jìn)🈲突然性的形(xíng)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(báo)闆。當流☁️體流(liu)經圓形開孔(kong)時,管道橫截(jie)面積的突然(rán)⚽減小使流🤞體(ti)局部收🏃🏻縮，在(zài)孔闆下遊形(xing)成幅度🔞較大(dà)的漩渦。因爲(wei)測壓點需要(yao)位于流體流(liú)場較穩定的(de)區域以保證(zhèng)其💞測量精度(dù)和重🚩複性，在(zài)⭐安裝時對直(zhi)管段長度要(yào)求(一般前10D、後(hòu)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(jīng)度降低,由能(neng)量守恒可知(zhī),漩渦會增大(da)壓損。孔闆的(de)結構特點還(hái)會使孔闆🌍前(qián)極易積污，對(duì)内孔銳🈲角線(xiàn)磨損從而難(nan)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(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(dào)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(li)管先逐漸收(shōu)縮而後☂️逐漸(jian)擴大的特點(diǎn)，能夠對流體(tǐ)速度分布梯(tī)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(wu)法長期保持(chi)測量精度。而(ér)且文丘裏管(guǎn)漸縮漸擴的(de)結構特點,對(duì)上下㊙️遊直管(guǎn)段具有要求(qiu)，在測量濕氣(qì)體、冷凝物以(yi)及固液兩相(xiang)介質的流量(liàng)時容易被堵(du)塞。
　　孔闆、文丘(qiu)裏管等老式(shi)差壓式流量(liang)計由于其結(jié)構上⛹🏻‍♀️的💋缺陷(xiàn),無法滿足FLNG領(lǐng)域流量測量(liang)的需求。而V錐(zhuī)流量計是對(dui)傳統節流式(shì)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(yǒu)其他測量原(yuán)理的流量計(jì)不具備的優(you)點。
2V錐流量計(jì)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(biǎn)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(you)擾動處工作(zuo)。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(zhi)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(chǎn)生扁平流态(tai)。當不㊙️同流态(tai)接近錐體時(shí)，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(dá)到士0.5%。V錐一-次(cì)元件的重複(fú)性高達0.1%。可以(yi)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(liang)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(cheng)。
　　V錐一次元件(jian)的精度可以(yǐ)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(ze)合适的參數(shu)時,可以達到(dao)更高的量程(cheng)。
　　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(qīng)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(qí)🌈β值長期不變(bian),流量計不需(xū)要重複标定(ding),具有長期的(de)精度穩定性(xìng)。
　　流體在流經(jing)節流件時,會(huì)産生“一卡曼(màn)旋渦”現象,在(zai)流量♍穩📧定條(tiao)件下,對差壓(yā)檢測産生幹(gan)擾而形成“信(xìn)号波動”。孔闆(pan)流量計會在(zai)孔闆下遊處(chù)形成渦流,呈(chéng)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(gou)是邊壁💃🏻逐漸(jian)收縮節流，與(yǔ)錐體後部産(chǎn)生的幹擾流(liu)大小相同方(fang)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(xiàn)高頻低😍幅的(de)壓力脈動，且(qiě)噪聲小、信号(hao)穩定。
　　V錐流量(liàng)計可以在低(dī)差壓力下正(zheng)常運行，永久(jiǔ)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(zhǔn)的比範圍爲(wei)⚽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(dui)流體中的殘(can)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(qi)清潔。
　　上述短(duan)渦流使V錐下(xia)遊的流體完(wán)全混合，在很(hen)多需要🍉即🏃時(shi)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(liàng)計的流出系(xi)數受錐角大(dà)小、下遊取壓(ya)口位置、錐體(ti)最大截面處(chu)軸向長度等(děng)參⁉️數的直接(jie)影響，但是目(mù)前各個廠家(jiā)尚未形成統(tǒng)一規範,V錐流(liú)量計仍需遵(zun)循逐台實流(liu)标定的原則(ze)。但是标準節(jiē)🔱流裝置(标準(zhǔn)孔闆、标準噴(pen)嘴和☔标準文(wen)丘裏管)能夠(gòu)達到國際标(biāo)準ISO-5167,按照國際(ji)标準進行設(shè)計、制造、安裝(zhuāng)和使用。
　　錐體(ti)的結構特點(diǎn)使得其無法(fǎ)滿足雙向流(liú)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(qiú)嚴格,逐台标(biāo)定費用高,使(shǐ)其售價🏃🏻‍♂️較高(gāo)。但綜合考慮(lü)并權衡節流(liu)👌裝置購🔴買價(jià)及安裝費用(yòng)、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(lǐ)的。
3.V錐流量計(ji)在FLNG裝置上的(de)應用優勢
　　陸(lù)上工廠擁有(yǒu)大量空間,對(duì)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(jian)少空間的使(shǐ)用。FLNG裝置設計(jì)緊湊,實際工(gong)作環境還涉(shè)及颠簸、腐蝕(shí)等諸多問題(tí)，因此甲闆上(shang)的🏃🏻生産裝置(zhì)詳細設計與(yǔ)陸地同規模(mo)工廠💞的設計(ji)完全不同。V錐(zhuī)流量計隻需(xu)極短的直管(guan)段就能取得(dé)測量值,其直(zhi)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(cè)量氣體的上(shang)遊和下遊的(de)最小直管長(zhang)度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻見表1。若≥0.65,表(biao)中的直管段(duan)長度需要增(zēng)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(zēng)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(liu)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(chēng)壓力0~25001b,工作溫(wen)度-200~800℃;且安裝🈲方(fāng)式靈活,可以(yǐ)選擇管道法(fa)蘭式、直接焊(hàn)接式、方管式(shi)安裝。V錐流量(liàng)計在惠生海(hai)工爲Exmar以EPCIC模式(shi)總承包建設(shè)的FLNG(設計液化(huà)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(biao)準化項目(設(shè)計液化能力(lì)300萬t/a的LNG)也有選(xuǎn)型應用。
　　需要(yao)将液體和氣(qi)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(qi)他🐅流量計少(shao)70%，可以☂️産生不(bu)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(biao)本身的成本(ben)。
4結語
　　V錐流量(liang)計具有精度(du)高、自清潔功(gong)能、實用性強(qiang)、運行穩定可(kě)靠、長期穩定(ding)性好,方便了(le)生産,滿足生(sheng)産計量的💋需(xū)要。且.V錐流量(liang)計的結構決(jué)定其不需要(yao)長的運行直(zhí)管段或者流(liú)量調節儀表(biǎo)，安裝條件的(de)局限少，在空(kōng)間緊缺的FLNG裝(zhuāng)置上是流量(liang)測量儀表選(xuan)型的重要參(can)考因素。

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