摘要(yào)： 孔闆流量計 自(zì)出現之日起就(jiu)作爲一種重要(yào)的流量計被廣(guang)泛應用，而 錐形(xing)流量計 作爲一(yī)種新型流量計(ji)，也有着其獨有(you)的特點并越來(lai)越被廣泛🔆應用(yòng)，詳細介紹了這(zhè)兩種流量計的(de)特點。
　　 差壓式流(liu)量計 作爲一種(zhong)流量測量儀表(biǎo)，具有結構簡單(dān)，使用壽命長㊙️，适(shi)⛱️應性廣範等特(tè)點，因此被廣泛(fàn)應用于電力、化(huà)🈲工、煤炭、冶🈲金、鋼(gang)鐵等行業。據估(gu)計，差壓式流量(liàng)計約🌈占流量儀(yí)表的60%~70%。錐形流量(liang)計作爲20世紀80年(nian)代異軍突起的(de)新興力量，憑借(jie)着其獨特的優(yōu)勢，逐漸被市場(chang)⛹🏻‍♀️所接納。
1原理介(jie)紹
1.1綜述
　　錐形流(liu)量計（見圖1）是一(yī)種新型的可測(cè)量各種雷諾數(shu)的高🔞精度流量(liang)計，滿足各種介(jie)質的應用條件(jiàn)要求。其操作✨原(yuán)理同其他各🥰類(lei)型的差壓原理(li)相同，都是基于(yú)密封管道中的(de)能量守🏃‍♂️恒原理(li)。
　　錐形流量計在(zài)管道中心處懸(xuán)挂一錐形節流(liu)件，錐形🤞件阻🔴礙(ai)介質的流動，重(zhong)塑流速曲線，在(zài)錐形件的下遊(yóu)可立即形💁成負(fu)壓區，管道上遊(yóu)的正壓同經節(jiē)流件節流後的(de)下遊的負壓之(zhī)間有一壓差，将(jiang)正、負壓用取壓(yā)口取出，正壓口(kǒu)位于管道的上(shang)遊，負壓口位于(yu)錐體的末端，通(tong)過測量兩者之(zhi)間的差壓，根據(ju)伯努力方程即(ji)可計算出管道(dao)中的流量。錐體(ti)位于管線中心(xin)，可對所🍓測介質(zhi)的流速曲🤞線進(jin)行優化，因此測(ce)量精度高，對儀(yi)🏃‍♂️表上、下遊的直(zhí)管段要求低。
1.2操(cāo)作原理
　　錐形流(liu)量計是一種差(chà)壓型的流量儀(yí)表，迄今爲止，以(yǐ)差🔞壓原理🏃設計(ji)的流量儀表已(yǐ)經有一百多年(nian)的應用曆史了(le)。差壓原理就是(shì)基于密封管道(dào)中的能量轉換(huàn)原理，也就是說(shuo)穩定流體、流量(liàng)同管道中介質(zhi)流速的平方根(gēn)成正比。當壓力(li)降低時，速度會(hui)增💛加，當介質接(jiē)近錐體時，其壓(ya)力爲P1，在介質通(tōng)過錐體☎️的節流(liú)區時，速度會增(zēng)加，壓力會降低(dī)爲P2，P1和P2都通過錐(zhui)形流量計的取(qǔ)壓口引到後接(jiē)的💯差壓變送器(qi)上，流速發生變(bian)化時，錐形流量(liang)計的兩個取💘壓(ya)口之間的差壓(ya)值會增大或縮(suō)❄️小。當流速相同(tóng)時，若節流面積(ji)大，則産生的差(cha)壓值也大。β值等(deng)于錐體的節流(liu)面🐆積除以管道(dao)内徑的截面積(jī)(可換算成兩者(zhe)之間的直徑比(bi))。
1.3重塑流速曲線(xiàn)
　　錐形流量計在(zai)進行流量計算(suàn)時所采用的計(ji)算公式🌐同🌏其他(ta)差壓型的流量(liàng)儀表相同，但節(jie)流件的結構同(tóng)其他儀表完全(quan)不同，是通過懸(xuán)挂在管線中心(xin)的錐形體來實(shí)現的。錐👌體可迫(pò)使管道中心的(de)介質繞着錐體(tǐ)流動，同其他傳(chuán)統類型的差壓(ya)型儀表相比，這(zhè)樣有很多優點(diǎn)。另外🚩，如果介質(zhì)通過一個很長(zhǎng)📞的管道，而且在(zai)管道中沒有受(shou)到任何阻礙和(hé)幹擾，它的流速(su)分布就很均勻(yun)⛱️。
　　通過管道直徑(jing)上的介質的流(liú)速每點都不相(xiàng)同，靠近管壁的(de)流速幾乎爲零(ling)，管道中心的流(liu)速最大，這是管(guǎn)壁對介質産生(sheng)摩擦造成的。由(you)于錐體懸挂在(zai)✊管線中心，它直(zhi)💯接同流體的高(gāo)速區接觸，迫使(shi)高速區的流體(tǐ)與低速區的流(liu)體相㊙️混合，從而(ér)使流速均🌈勻化(hua)，高速區的流體(tǐ)速度降低。這也(yě)是爲什麽錐形(xíng)流量計能夠測(ce)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量低流速流體(ti)的主要原因。由(you)于其他類型的(de)差壓型流量計(ji)的節流元件不(bú)與管道中心處(chu)的高速介質相(xiàng)❤️接觸，在介質流(liú)速很❄️低時，就可(kě)能沒有差壓信(xìn)号了。
　　在一般工(gōng)況下，流速很難(nán)均勻分布。管道(dao)上的任何🤩變化(huà)🈲都可能對流體(ti)造成影響，如彎(wān)頭、閥門、縮徑、擴(kuo)徑、泵、三通等等(děng)，對其他儀🈲表而(er)言，這是一個很(hen)難解決的問題(tí)，而錐📐形流量🏒計(ji)的錐體對上遊(you)流速分布曲線(xiàn)重新📧進行塑造(zao)，使流速基本達(dá)到理想狀況。
　　錐(zhui)形流量計可在(zai)極爲惡劣的情(qing)況下使流體分(fèn)布均勻❤️（如在緊(jin)鄰儀表上遊有(yǒu)單彎管、雙彎管(guan)），以保證獲得較(jiào)高的測量精度(du)。


2錐形流量(liàng)計的優點及與(yu)傳統孔闆流量(liang)計的比較🚶
2.1精度(dù)
錐形流量計精(jīng)度高：精度可達(dá)到±0.5%。
孔闆流量計(jì)精度低：精度基(jī)本在±3%以下。
2.2重複(fu)性
　　錐形流量計(jì)重複性好：優于(yu)±0.1%。由于錐體對流(liú)速的整形，使流(liú)速達到理想狀(zhuàng)态，幹擾源少，因(yin)此重複性好。
　　孔(kǒng)闆流量計依靠(kào)直管段對流體(tǐ)整形，直管段整(zheng)形👉隻能達到較(jiao)爲接近流體完(wán)全理想狀态，并(bing)且孔闆本身的(de)節💯流又破壞流(liu)體理想狀态，因(yīn)此幹擾源較多(duō)，重複🐕性差。
2.3安裝(zhuāng)要求
　　錐形流量(liang)計安裝要求低(di)：前0D~3D、後0D~1D。無論是泵(bèng)、壓縮機、閥門或(huo)者彎管（一個單(dān)彎管或兩個不(bú)在一個平面上(shang)的雙彎管），對測(cè)量精度基本都(dou)沒有影響。
　　孔闆(pǎn)流量計安裝要(yào)求高：一般前10D、後(hou)5D。複雜工況還要(yào)加大到前20D、後🤟5D。
2.4長(zhǎng)期穩定性
　　錐形(xíng)流量計長期穩(wen)定性好：流體流(liú)經圓錐體無突(tū)然波動，而是沿(yán)着錐形體形成(cheng)一個邊界層，并(bìng)引導流體離開(kāi)錐體的後角。所(suǒ)以，錐體夾角不(bu)受不清潔流體(tǐ)的磨損，β值可長(zhǎng)期不變，并保證(zheng)長期正确測量(liàng)。
　　孔闆流量計長(zhang)期穩定性差：由(yóu)于流體流經孔(kǒng)闆銳利緣口，截(jie)流産生高速摩(mo)擦，引起孔闆口(kǒu)磨損，髒污👨‍❤️‍👨改變(bian)孔闆🏃‍♀️口大小，使(shǐ)β值發生變化，不(bu)能保持長期正(zheng)确測量。
2.5信号穩(wěn)定性
　　錐形流量(liàng)計信号穩定：“信(xin)号波動”是孔闆(pǎn)的1/10。流體流經㊙️流(liu)量計❤️形成非常(chang)短的渦流，這些(xiē)渦流使流量計(jì)産生高頻低幅(fú)信号，并且信号(hao)在錐體尾部流(liú)向中央，相互抵(dǐ)消，因此幹擾小(xiǎo)。
　　孔闆流量計信(xìn)号不穩定：流體(tǐ)流經平面後産(chǎn)生的渦⚽流較長(zhǎng)，這些長渦流使(shǐ)孔闆産生低頻(pin)大幅度的🏃🏻‍♂️信号(hào)，信号幹擾大，會(huì)嚴重幹擾差壓(yā)讀數的正确率(lǜ)。
2.6壓損和量程
　　錐(zhui)形流量計的壓(yā)損低而量程寬(kuan)：通常量程比爲(wei)15∶1~50∶1。這是🔴因爲錐體(tǐ)的流線型設計(jì)，使壓損大大減(jiǎn)小，最小可至0.06kPa。在(zài)所有的差壓流(liu)量計中，隻有錐(zhui)形流量計的壓(yā)損與文丘裏接(jie)近。由于沒有銳(rui)利的🈚邊緣口,錐(zhui)形流量計引起(qi)的永久性壓力(lì)損失恒定且要(yao)比孔闆☔小。同時(shí)，極其穩定的信(xin)号使差壓的量(liàng)程下限遠比一(yī)般差壓流量計(ji)低，因此量程🍓得(de)以向下限擴⭐展(zhǎn)，雷諾數低至8000仍(reng)可保持信号線(xiàn)性。如果采用曲(qǔ)線修正，在更低(di)的雷諾數條💔件(jian)下，仍然可測量(liang)并🏃‍♂️可保證較好(hao)的重複性。
　　孔闆(pan)流量計壓損大(da)、量程小：通常量(liàng)程比爲3∶1~5∶1。這是由(you)于平面阻擋🆚，加(jia)上銳利的邊緣(yuan)口，因此壓損大(dà)，導緻了小信号(hào)🤞波動大、幹🌏擾大(da)，小量程無法測(cè)量。
2.7β值範圍和差(cha)壓
　　錐形流量計(ji)的β值範圍寬：錐(zhui)形流量計獨特(tè)的幾何形狀允(yǔn)許有廣泛的β值(zhí)範圍。标準的β值(zhi)爲0.450，0.550，0.650，0.750和0.850，并可特定(dìng)β值，以保證特定(dìng)的差壓輸出且(qiě)有較大的差壓(yā)信号，滿标尺差(cha)壓信号從0.1kPa到幾(ji)十kPa，保證了測量(liàng)的正确率。
2.8管線(xiàn)範圍和形式
　　錐(zhui)形流量計管線(xian)範圍寬：錐形流(liú)量計有兩種基(ji)本型式，即管道(dao)型和插入型。其(qi)中管道式錐形(xing)流量計從1/2”到60”，而(ér)插入式錐形流(liú)量計從6”到72”。
2.9髒污(wu)的影響和維護(hù)
　　錐形流量計無(wu)停滞區，長期免(mian)維護：錐形流線(xiàn)型徹底吹㊙️掃式(shi)設計避免了流(liu)體中的殘渣、凝(ning)結物或顆粒的(de)滞留，可以保持(chí)錐體長期清潔(jie)。由于錐體對流(liu)體整形，加速了(le)🔴管壁流體的流(liú)速，減少了正取(qǔ)壓口🤩的髒污停(tíng)留，倒角的設計(jì)，使流‼️體流經錐(zhui)🐪體後加速💚離去(qù)，負取壓孔不會(huì)污損。所以，在較(jiao)長✊的時間内（2年(nián)~3年）無需維護清(qīng)洗，可以保證正(zhèng)确測量。
　　實踐證(zheng)明，錐形流量計(jì)在焦爐煤氣、渣(zhā)油等特别髒污(wu)介質的測量中(zhōng)均能成功使用(yong)，并已在鋼廠焦(jiāo)爐🌍煤氣流量測(ce)量中得到廣泛(fàn)使用。
　　孔闆流量(liàng)計由于是平面(mian)阻擋，髒污容易(yi)堆積，一般🤟需3個(gè)月清洗一次，才(cái)能較好地保證(zheng)其精度。
2.10可測高(gāo)溫、高壓介質
　　錐(zhuī)形流量計針對(duì)不同的溫度和(he)壓力，采用不同(tóng)的材✂️質，工作溫(wēn)度最高可達700℃，而(ér)最大壓力可達(da)30Mpa。
2.11氣液兩相介質(zhì)（濕氣）
　　對濕氣（氣(qì)體中含有水分(fen)）的流體測量始(shǐ)終是流量測🏃量(liang)中的一㊙️個難點(dian)。而錐形流量計(ji)采用獨特的錐(zhui)體設計，使氣體(ti)中所含有的大(da)部分水份沿錐(zhuī)體從管道中央(yang)溫度🧑🏾‍🤝‍🧑🏼較高的地(di)方向周圍溫度(dù)較低的地方快(kuai)速移動，從而産(chan)生凝露，沿錐體(tǐ)向管🔴道底部下(xià)🚶滴，由于錐體對(duì)流體整形，加速(su)了管壁流體的(de)流速💋，水份也快(kuài)速🤟通過，不會在(zai)取壓口産生大(da)量凝露。所以，氣(qì)體含有少量水(shui)份，對流量計取(qǔ)壓口産生的幹(gàn)擾信号少，提高(gāo)了測量正确率(lǜ)。但是氣😘體中含(han)水不超過5%爲好(hǎo)，最多應不超🌐過(guò)10%。
　　孔闆流量計對(dui)流體阻擋式設(she)計，在孔闆中央(yang)産生滴露，同時(shi)管壁流體受到(dào)阻擋，流速減慢(màn)，正取壓口附近(jìn)産生的凝露會(huì)影響取壓信号(hào)；流體流經孔闆(pǎn)🍉後産生的渦流(liú)，向管壁作波動(dòng)性發散，影響負(fù)取壓口取壓信(xin)号。因此，濕氣對(duì)孔闆🛀的測量精(jing)♍度會産生較大(da)的負面影響，從(cong)而影響測量。故(gù)而，孔闆及其他(tā)✔️方式測量濕氣(qì)往往難以達到(dao)預期的效果。
綜(zong)上所述，在可預(yu)見的将來，錐形(xing)流量計必将發(fā)揮越來越👨‍❤️‍👨重🐪要(yao)的作用。

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