V锥流量计的流量测量系统的组成

如下图所示：V锥流量计的流量测量系统是由V锥流量传感器、取压阀、引压管、三组阀、差压变送器和流量积算仪或PLC、DCS系统组成的。测量出的是体积流量。对于气体和蒸汽等可压缩介质，可加温度、压力补偿，组成质量流量测量系统。

1、 饱和蒸汽、过热蒸汽流量测量系统的组成：

l V锥流量传感器

l 差压变送器

l 取压阀（可选）

l 三组阀

l 冷凝圈或冷凝弯（可选）

l 冷拧罐（可选）

l 引压管

2、 液体流量测量系统的组成：

l V锥流量传感器

l 差压变送器

l 取压阀（可选）

l 三组阀

l 冷凝圈或冷凝弯（可选：温度≥120℃）

l 冷凝罐（可选：温度≥120℃）

l 引压管

l 排污阀（对于赃污介质）

3、气体流量测量系统的组成：

l V锥流量传感器

l 差压变送器

l 取压阀（可选）

l 三组阀

l 冷凝圈或冷凝弯（可选：温度≥120℃）

l 引压管

l 排污阀（对于赃污介质）

V锥流量计的典型典型应用

l 发电厂测量进入锅炉的蒸煮气体的流量

进入发电厂锅炉的蒸煮气体是一种有腐蚀性的气体并且可能含有湿气体。除了使用B锥流量计量之外，用任何一种流量计都有困难，而且是不实用的。

l DN350口径的V锥应用于电厂气体洗涤器处的气体流量测量

测量在排出进入大气前注入气体洗涤器的不可凝的气体流量，流体本身的动能很小，静压很低，而且流速又相对较高。这种场合以前使用的是孔板，信号误差很大（由于突然收缩的几何结构尺寸产生的压力损失过大而引起的），使用FFM61V锥流量计后量程比实现了8：1，β=0.665，测量出的△P很小，但是非常稳定，准确度很高。

l 测量进入蒸汽轮机的主蒸汽的流量

l 测量从轧钢厂排出的高温废气的流量

l 循环硫化床高压锅炉的风的流量测量

l 连续生产过程中饱和蒸汽流量的测量

l 焦炉煤气的流量测量

差压式流量计的发展及FFM61V锥流量计原理简述：

    以孔板、喷嘴、文丘利管等为代表的差压式流量计成功应用于工业流量测量已逾百年，目前，虽然各种测量原理的流量计，如涡街流量计、质量流量计、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等应用越来越广泛，但是在工业生产过程的测量和控制中，应用得广泛，使用量的流量计是差压式流量计。在所有测量液体、气体和蒸汽流量的场合，70%到80%都选用孔板、喷嘴和文丘利管等差压式流量计，这是由差压式流量计的测量原理和优点以及其他种类测量原理的流量计的技术局限性而决定的。

  例如，智能涡街流量计虽然具有许多优点，但由于受到温度和压力的限制而不能测量高温介质的流量，另外由于其旋涡分离的速度受流速分布的影响，所以其前后直管段要求很长，同时在测量液体和气体时候，受上限流速和下限流速的限制；而电磁流量计只能测量导电介质的流量，不能测量气体、蒸汽及非导电的介质的流量；质量流量计虽然测量较高，但压力损失较大，且对安装要求严格，要采取严格的防震动措施，也不能测量固液两相介质的流量。

   而差压式流量计在积累大量实践经验的基础上，已经形成了标准化的差压式流量计（所谓“标准化”，就是指无需实验校准而可以确定差压与流量关系，并可估算其测量误差）。由于标准化且结构简单、牢固、通用性强、价格低廉而获得相当广泛的应用。

  但是孔板、喷嘴等差压式流量计由于其结构上的缺陷也有一些重大缺陷：如流出系数不稳定，线性差，重复性不高，准确度因受诸多参数的影响也不高，易积污和易磨损，压力损失大，量程比（范围度）小，现场安装条件高等。多年来，人们对差压式流量计的节流装置的尺寸、节流件的几何形状与参数，取压与节流方式等一直在进行改进和研究，直至20世纪80年代才研究出采用新型节流方式的V锥流量计才发生了质的飞跃，既具有差压式流量计的基本优点，更解决了其他差压流量计的线性差，重复性不高，易堵易磨损、安装要求高的缺点。经过十多年的测试和应用，人们普遍理解并接受其做为一种比其他流量仪表更能有效测量流量的仪表，具有测量高（0.5%）,重复性好（优于0.1%）,不堵塞耐磨损，安装要求低（前直管段3D，后1D），量程比大（10：1），压力损失小（孔板的压力损失的1/10），能测量气体、液体等赃污介质和固液两相混合介质的流量的特点。

   在流体流经一个节流件时，流体的流速将增加，而按照能量守恒定律，在流体被加速处，它的静压力一定会降低一个相对应的值，从而在节流件的前后产生差压，在一定条件下，该差压和流量有一定关系。不同形式的节流件和取压方式及位置对流体流经节流件产生的差压有很大的影响。这也是多年来人们为了解决差压式流量计的缺陷而不断研究和改进节流件形式、取压方式及位置的原因。V锥流量计之所以具有其他差压流量计和其他测量原理的流量计（如涡街流量计、电磁流量计等）所不具备的优点，主要是由于其独特的节流件的设计以及经过大量实验数据得出的取压位置及方式的改进。

孔板：“中心突然收缩式”节流方式

   孔板采用的节流件是“中心突然收缩式”的节流方式：即流体流入节流装置前，预先没有流经任何预收缩件而突遇节流件并在管轴中心线附件形成收缩的节流装置。如下图所示：

这种“中心突然收缩式”的节流件（如孔板或者偏心孔板，在流体流经节流件后，流体局部收缩，在下游侧形成幅度相当大的旋涡，

  从而使流量计的量程比缩小，差压信号中的噪声增大，使流量计的测量降低，压损增大，容易积垢，入口极易被磨损从而丧失测量，流出系数不稳定，线性差。

  文丘利管：“中心逐渐收缩式”

  文丘利管采用的是“中心逐渐收缩式”的节流件：即流体进入节流装置后，先经过逐渐收缩段，然后进入中心轴线附件的“喉部”，后经扩散段而流出节流装置。

  这种‘中心逐渐收缩式“的节流方式，由于实现了逐渐收缩和扩散，压损较小，使用这种节流件的流量计的流出系数接近1，但是由于使用中的磨损和，流出系数可能发生变化，而且要求上下游的直管段较长。由其结构决定了这种方式的流量计不适合用于测量含湿（或冷凝液）的气体，在测量含有固液两相介质的流量时，容易被堵塞。

   环形孔板：“边壁突然收缩式”

   针对上述两种节流方式的缺点，人们研究出“边壁收缩式”节流装置：利用同轴安装在管道中的节流件，将流体收缩到管道的内边壁附近，让流体流过节流件与管壁之间的间隙，从而形成节流件前后的压差，通过测量此差压实现流量的测量。初是环行孔板，采用边壁突然收缩式，即在流体在边壁突然收缩的节流方式，如下图所示意：

它由一个被同轴安装在测量管中的圆盘、三脚支架和中心轴管组成。虽然能解决前面两种节流方式的部分缺点，但是在测量赃物流体时，朝上游侧的取压孔仍有被堵塞的问题。

V锥流量传感器：“逐渐边壁收缩式”

  直至二十世纪80年代，采用“逐渐边壁收缩式”的V锥流量计才研制成功，才解决了差压式流量计的缺陷，才使用差压式流量计有了质的飞跃。

测量原理

上图所示的结构图是一个V锥流量传感器。它包括在导流管中同轴安装的尖圆锥体和相应的取压装置。V形锥体和导流管是预先经过精密加工好的，流体在流经V锥体时，V锥体的结构和形状使得流体在收缩前有一个平滑的过度区，流体并不是被迫收缩到管道中心线附近，而是逐渐朝向管内边壁收缩，在前后两端会产生差压，从而测量出流量。