摘要：與孔(kong)闆、文丘裏管(guǎn)等傳統差壓(yā)式流量計相(xiang)比,“邊壁逐漸(jian)收縮式"V 錐流(liú)量計 在結構(gòu)上具有優勢(shì)。V錐流量計對(dui)安裝前後直(zhí)管段🛀的要求(qiú)低,且具有壓(yā)力損失小、抗(kang)髒污、測量性(xìng)能優等優點(diǎn)。因此，在🤩空間(jian)緊湊的FLNG裝置(zhì)上,将V錐流量(liàng)計作爲流量(liàng)計選型♋的先(xian)考量對象。
　　V錐(zhuī)流量計具備(bei)錐形管的特(te)殊結構，能夠(gòu)對流經錐體(tǐ)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(guǎn)段的要求。V錐(zhui)流量計安裝(zhuāng)成本⭕低、量程(cheng)比寬.信号穩(wen)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(zhuī)流量計的工(gōng)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(lǐ)論是可以在(zai)🔞密閉管道中(zhōng)進行能量相(xiang)互轉換的伯(bó)努利原理。結(jié)合流動連續(xù)性✌️原理，可以(yǐ)推斷在穩定(dìng)流場情況下(xia)，管道中的👄流(liu)速與錐體前(qian)後差壓的平(ping)方根呈正比(bǐ)例.函數關系(xi)。測得錐體上(shang)⭐下遊的壓力(lì)得出差壓即(jí)可實現流量(liang)測量。V錐流量(liàng)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(guan)系如式2)所示(shi)。
 
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(liu)出系數,無量(liàng)綱;
β一可膨脹(zhang)修正系數,無(wú)量綱,對不可(kě)壓縮流體時(shi)β=1,當⭕流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體是可(kě)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(jian)上遊導壓處(chu)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(liàng)計将“流體收(shou)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(liu)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(tǐ)前後産生差(cha)壓,實現流量(liàng)測量。錐體在(zai)管線中心位(wei)置的測壓點(diǎn)的流量速度(dù)剖面最佳，可(kě)以在不考慮(lü)上遊流動狀(zhuang)況的情況下(xia),獲得精度高(gao)、可靠好的流(liú)量測量。
　　孔闆(pǎn)采用“中心突(tū)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(dao)中心線附近(jìn)突然✏️性的形(xíng)成局部收縮(suo)。孔闆是帶有(you)同心或偏心(xīn)圓形開孔的(de)一塊金屬薄(báo)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(tǐ)局部收🔞縮，在(zài)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(zheng)其測量精度(dù)和重💋複性，在(zài)安裝時🈲對直(zhi)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(xìn)号中的噪聲(sheng)增大，量程比(bi)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(hái)會使孔闆前(qián)極易積污，對(dui)内孔銳角線(xian)磨損從而‼️難(nán)以保證精度(du),使流出系數(shu)不穩定。
　　文丘(qiu)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(zhu)漸收縮後，才(cai)會流經管道(dao)中心線附:近(jìn)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(shou)縮而後逐漸(jiàn)擴大的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼特點(dian)，能夠對流體(ti)速度分布梯(ti)度有效整流(liu),壓損較小，流(liu)出系數接近(jìn)1。但是文丘裏(li)管在使用過(guò)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(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(yǐ)及固液兩相(xiang)介質的⭐流量(liang)時容易被堵(dǔ)塞。
　　孔闆、文丘(qiū)裏管等老式(shì)差壓式流量(liàng)計由于其結(jié)構☂️上的缺🏃‍♂️陷(xiàn),無💁法滿足FLNG領(lǐng)域流量測量(liàng)的需求。而V錐(zhui)流量計是對(dui)傳統節流式(shì)流量計改進(jin)完善後的器(qi)件❄️，其結構特(te)點不僅解決(jué)已有差壓式(shì)流🔴量計的缺(que)陷🔅，而且還有(yǒu)其他測量原(yuan)理的流量計(jì)不具備的優(yōu)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(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(ji)更接近上遊(you)擾動處工作(zuo)。V錐流量計的(de)建議安裝距(ju)離爲上遊直(zhí)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(chǎn)生扁平流态(tai)。當不同流态(tài)接近錐體時(shi)，始終會産生(sheng)一個可預測(ce)的流态,保證(zhèng)儀表測量。
　　V錐(zhuī)一次元件的(de)精度可以達(da)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(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(zé)合适的參數(shù)時,可以達到(dao)更高的量程(chéng)。
　　V錐一次元件(jian)的精度可以(yi)達到±0.5%。V錐一次(ci)元件的重複(fu)❄️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(zhuī)❤️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)。
　　錐體的輪廓(kuo)形狀将流體(ti)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(yì)磨損邊緣。其(qi)β值長期不變(biàn),流量計不需(xu)要重複标定(ding),具有長期的(de)精度穩定性(xing)。
　　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(tiao)件下,對差壓(ya)檢測産生幹(gan)擾而形成“信(xìn)号波動”。孔🌈闆(pan)流量計會在(zài)㊙️孔闆下遊處(chu)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(liu)量計的結構(gou)是邊壁逐漸(jiàn)收縮節流，與(yǔ)錐🙇‍♀️體後部産(chan)生的幹擾流(liu)大小相同方(fāng)向相反而相(xiang)互抵消，對信(xin)⁉️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(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(zhèng)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(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(she)計理念,會對(duì)🐇流體中的殘(can)渣㊙️、凝結物或(huo)顆粒形成吹(chui)掃沖刷作用(yòng),因此可以保(bǎo)持錐體長期(qi)清潔。
　　上述短(duǎn)渦流使V錐下(xià)遊的流體完(wán)全混合，在很(hěn)多需要即時(shí)和完全混合(hé)的應用中,V錐(zhuī)常被用作靜(jing)态混合器。
2.2V錐(zhui)流量計的局(jú)限性
　　V錐流量(liang)計檢測元件(jian)是錐體，流量(liàng)計的流出系(xì)數受錐角🎯大(dà)😘小、下遊取壓(yā)口位置、錐體(ti)最大截面處(chu)軸向長度等(deng)參❄️數的直接(jiē)影響，但是目(mù)前各個廠家(jia)尚未形成統(tong)一規範💜,V錐流(liú)量計仍需遵(zūn)循逐😘台實流(liú)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(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(tǐ)的結構特點(diǎn)使得其無法(fa)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(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(yong)、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(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(duì)儀表占地要(yao)求不高,但是(shi)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(gōng)作環境還涉(shè)及颠簸、腐蝕(shí)等諸多問題(ti)，因此甲闆上(shàng)的生産裝置(zhi)詳細設計與(yǔ)陸地同規模(mo)工廠的設計(ji)完🈲全不同。V錐(zhui)🚶‍♀️流量計隻需(xū)極短的直管(guǎn)段就能取得(dé)測量值,其直(zhí)管段要求如(rú)下:
(1)氣體測量(liang),雷諾數範圍(wéi)(Re)>200000,V錐流量計測(ce)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(biǎo)中的直管段(duàn)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(shang)遊和下遊的(de)最小直管長(zhǎng)度見表2。若≥0.65,表(biao)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(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(cheng)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(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(shè)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(qi)體流量計放(fang)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(shi),具有自調節(jiē)功能的V錐近(jin)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(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(du)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(sheng)産計量的需(xū)要。且.V錐流量(liàng)計的💃結構決(jue)定其不需要(yao)長的運行直(zhi)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(zhuang)置上是流量(liang)測量儀表選(xuǎn)型的重要參(can)考因素。

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