摘要： 孔闆(pǎn)流量計(jì) 自出現(xiàn)之日起就作爲(wèi)一種重(zhòng)要(yào)的流(liú)量計(jì)被(bèi)廣泛應(yīng)用，而 錐(zhuī)形流量(liàng)計 作爲一(yī)種新(xīn)型流量(liàng)計，也有(yǒu)着其(qí)獨有的特(tè)點并越來(lái)越被(bèi)廣泛應用，詳細(xì)介紹(shào)了這(zhè)兩種流量計(jì)的特點(diǎn)。
　　 差壓式流量計(jì) 作爲一種(zhǒng)流量(liàng)測量儀表(biǎo)，具有結構(gòu)簡單，使用壽命長，适應性(xìng)廣範等特點，因(yīn)此(cǐ)被廣泛應用于電(diàn)力、化工、煤(méi)炭、冶金、鋼(gāng)鐵等行業。據估計，差(chà)壓式流量(liàng)計約(yuē)占流量儀(yí)表的(de)60%~70%。錐形流量(liàng)計作(zuò)爲20世(shì)紀80年代異(yì)軍突起的新興力量，憑借(jiè)着其獨特的(de)優勢，逐(zhú)漸被市場所接(jiē)納。
1原理介紹
1.1綜述
　　錐(zhuī)形流量計(jì)（見圖(tú)1）是一種新(xīn)型的(de)可(kě)測量各(gè)種雷諾數的(de)高精度流(liú)量(liàng)計，滿(mǎn)足各(gè)種介質的(de)應用(yòng)條件要求(qiú)。其操作原(yuán)理同(tóng)其他(tā)各類(lèi)型的差壓原理相同，都是(shì)基于(yú)密封(fēng)管道(dào)中的(de)能量守恒原(yuán)理。
　　錐形(xíng)流量計(jì)在管道中心(xīn)處懸挂一(yī)錐形(xíng)節流件，錐形件阻礙介質(zhì)的流動(dòng)，重(zhòng)塑流(liú)速曲(qǔ)線(xiàn)，在錐形(xíng)件的下遊(yóu)可立(lì)即形成(chéng)負壓區(qū)，管道上遊的正壓同經節流件(jiàn)節流後的(de)下遊的負壓之(zhī)間有(yǒu)一壓(yā)差，将(jiāng)正、負(fù)壓用(yòng)取壓口取(qǔ)出(chū)，正壓口(kǒu)位于(yú)管道的上遊，負(fù)壓口位(wèi)于錐體(tǐ)的末端(duān)，通過測(cè)量兩(liǎng)者之間的(de)差壓，根據(jù)伯努(nǔ)力方程即可(kě)計(jì)算出管道中的(de)流量(liàng)。錐體位于(yú)管線(xiàn)中心，可對(duì)所測(cè)介質的流(liú)速曲線進行優(yōu)化，因此測(cè)量精(jīng)度高，對儀表上(shàng)、下遊(yóu)的直管段要求(qiú)低。
1.2操(cāo)作原(yuán)理
　　錐形流(liú)量(liàng)計(jì)是一(yī)種差壓型(xíng)的流(liú)量儀(yí)表，迄今爲止，以差壓原理設計(jì)的流(liú)量儀(yí)表已經有一百多年的應(yīng)用曆史了。差壓原理就是基于密封管(guǎn)道中的(de)能量轉換(huàn)原理(lǐ)，也就(jiù)是說(shuō)穩定流體、流量同管道中(zhōng)介質流速(sù)的平方根成正(zhèng)比。當(dāng)壓力降低(dī)時，速度(dù)會增加(jiā)，當介質接(jiē)近錐(zhuī)體時(shí)，其壓力爲p1，在(zài)介(jiè)質(zhì)通過錐(zhuī)體的節流(liú)區時，速度會增加，壓(yā)力會降低(dī)爲p2，p1和p2都通(tōng)過(guò)錐形流(liú)量計的取壓口(kǒu)引到後接的差壓變送器(qì)上，流(liú)速發生(shēng)變(biàn)化時(shí)，錐形(xíng)流量(liàng)計的(de)兩個取壓口之(zhī)間的差壓值會(huì)增大(dà)或縮(suō)小。當(dāng)流速(sù)相(xiàng)同時，若節流面(miàn)積大，則(zé)産生的差壓值(zhí)也大。β值等于錐體的(de)節流面積(jī)除以(yǐ)管道内徑的截面積(可換算(suàn)成兩者之間(jiān)的直徑比(bǐ))。
1.3重塑流速曲線(xiàn)
　　錐形(xíng)流量計(jì)在(zài)進行流量(liàng)計算時所(suǒ)采用的(de)計(jì)算公式同其他(tā)差壓型的流量(liàng)儀表(biǎo)相同(tóng)，但節(jiē)流件(jiàn)的結構同其他儀表完全不同(tóng)，是通過懸挂(guà)在管線中心(xīn)的錐(zhuī)形體來實(shí)現的(de)。錐體(tǐ)可迫使管道中心(xīn)的(de)介質(zhì)繞着錐體流動(dòng)，同其他傳(chuán)統類(lèi)型的差壓型儀(yí)表相(xiàng)比，這樣有(yǒu)很多(duō)優(yōu)點。另外(wài)，如果(guǒ)介質(zhì)通過(guò)一個(gè)很長(zhǎng)的管道，而且在(zài)管道(dào)中沒有受到任(rèn)何阻礙和幹擾(rǎo)，它的(de)流速分布(bù)就很均勻。
　　通過(guò)管道(dào)直徑上的(de)介質的(de)流(liú)速每(měi)點都(dōu)不(bú)相同，靠(kào)近管壁的(de)流速幾乎爲(wèi)零(líng)，管道(dào)中心(xīn)的流速最大，這是管壁對(duì)介質産(chǎn)生(shēng)摩擦造成(chéng)的。由于錐(zhuī)體懸挂在管線(xiàn)中心(xīn)，它直(zhí)接同(tóng)流體的高速區(qū)接(jiē)觸，迫(pò)使高速(sù)區的流體(tǐ)與低(dī)速區(qū)的流體相(xiàng)混合，從而使流速均(jun1)勻化，高速(sù)區的流(liú)體(tǐ)速度(dù)降低(dī)。這也(yě)是(shì)爲(wèi)什麽錐形(xíng)流量計能夠測(cè)量低流速流體(tǐ)的主(zhǔ)要原(yuán)因。由于其(qí)他類型的(de)差壓型流量計的節(jiē)流元件(jiàn)不與管道中心處的高(gāo)速介質相(xiàng)接觸(chù)，在介(jiè)質流速(sù)很低時(shí)，就可能沒有差(chà)壓信号了。
　　在一(yī)般工(gōng)況下(xià)，流速很難均勻(yún)分布。管道上的(de)任何變化都可(kě)能對(duì)流體(tǐ)造成影響(xiǎng)，如彎頭、閥(fá)門、縮徑、擴徑、泵(bèng)、三通等等(děng)，對其(qí)他儀表而言，這是一個(gè)很難解(jiě)決的問(wèn)題，而錐(zhuī)形流量計的錐(zhuī)體對上遊(yóu)流速(sù)分布(bù)曲線重新(xīn)進行塑(sù)造(zào)，使流(liú)速基(jī)本(běn)達(dá)到理(lǐ)想狀況。
　　錐形流量計可在極爲(wèi)惡劣(liè)的情(qíng)況下(xià)使流體(tǐ)分布均(jun1)勻（如(rú)在緊鄰儀(yí)表上(shàng)遊有單彎(wān)管、雙彎(wān)管），以保證獲得較高的測量精度。


2錐形流量(liàng)計的(de)優點(diǎn)及與傳統(tǒng)孔闆流量(liàng)計的比較(jiào)
2.1精(jīng)度
錐形(xíng)流量計精度高：精(jīng)度可(kě)達到±0.5%。
孔(kǒng)闆流量計精度(dù)低：精度基(jī)本在±3%以下。
2.2重複性
　　錐形流(liú)量計重複(fú)性好：優于±0.1%。由于(yú)錐體對流速的(de)整形，使流速達到理想狀态，幹擾源少(shǎo)，因(yīn)此重(zhòng)複性(xìng)好。
　　孔闆流(liú)量計依靠直管段對(duì)流體整形(xíng)，直管段整形隻(zhī)能達(dá)到較(jiào)爲接(jiē)近流體完全理(lǐ)想狀(zhuàng)态(tài)，并且孔(kǒng)闆本(běn)身的(de)節流(liú)又破壞流(liú)體理(lǐ)想狀(zhuàng)态(tài)，因(yīn)此幹(gàn)擾源(yuán)較多，重複(fú)性差。
2.3安裝(zhuāng)要求(qiú)
　　錐形流量計安(ān)裝要求(qiú)低：前0d~3d、後0d~1d。無論是泵、壓縮(suō)機(jī)、閥門或者彎(wān)管（一(yī)個單彎管(guǎn)或兩個不在一(yī)個平(píng)面上的雙(shuāng)彎管），對測量精度基本都沒有(yǒu)影響。
　　孔闆流量計安裝要求高(gāo)：一般前10d、後5d。複雜(zá)工況(kuàng)還(hái)要加大(dà)到前20d、後5d。
2.4長(zhǎng)期穩(wěn)定性
　　錐形流量(liàng)計長期穩定性好：流體流經圓(yuán)錐體(tǐ)無突(tū)然波(bō)動，而(ér)是沿(yán)着錐(zhuī)形體形成一個(gè)邊界層，并(bìng)引導流體離開(kāi)錐體的後(hòu)角(jiǎo)。所以，錐(zhuī)體夾角不受不清潔流體的磨(mó)損，β值(zhí)可長(zhǎng)期不變，并(bìng)保(bǎo)證長期(qī)正确測量(liàng)。
　　孔闆(pǎn)流量(liàng)計長(zhǎng)期穩(wěn)定性差(chà)：由于流(liú)體流(liú)經(jīng)孔(kǒng)闆銳(ruì)利緣口(kǒu)，截流産(chǎn)生高(gāo)速摩擦，引(yǐn)起孔闆(pǎn)口磨損(sǔn)，髒污改變孔(kǒng)闆口大小，使(shǐ)β值發(fā)生變化(huà)，不能保(bǎo)持長(zhǎng)期正确測量。
2.5信(xìn)号穩(wěn)定性(xìng)
　　錐形流量(liàng)計(jì)信号穩定：“信(xìn)号波(bō)動”是孔(kǒng)闆(pǎn)的1/10。流體流(liú)經流量計(jì)形成非(fēi)常短的(de)渦流(liú)，這些渦流(liú)使流量計(jì)産生(shēng)高頻低幅信号(hào)，并且(qiě)信(xìn)号(hào)在錐體尾部流向中(zhōng)央，相互抵(dǐ)消，因(yīn)此幹(gàn)擾小(xiǎo)。
　　孔闆(pǎn)流量(liàng)計信(xìn)号不穩定：流(liú)體流經(jīng)平面後産(chǎn)生的(de)渦流(liú)較長，這些長渦流使(shǐ)孔闆(pǎn)産生低頻大幅(fú)度的信(xìn)号，信号幹擾(rǎo)大，會嚴重(zhòng)幹擾差壓讀數的正确(què)率(lǜ)。
2.6壓損和量程
　　錐(zhuī)形流(liú)量計(jì)的壓損低(dī)而量程寬(kuān)：通常(cháng)量程比爲(wèi)15∶1~50∶1。這(zhè)是(shì)因爲錐體(tǐ)的流(liú)線型設(shè)計，使壓(yā)損大(dà)大(dà)減小，最(zuì)小(xiǎo)可(kě)至0.06kpa。在所有(yǒu)的差壓(yā)流量計(jì)中，隻有錐(zhuī)形流(liú)量計的壓損與(yǔ)文丘裏接近。由(yóu)于沒有銳(ruì)利的(de)邊緣口,錐形流(liú)量計引起(qǐ)的永久性(xìng)壓力損失恒定且要比孔(kǒng)闆小。同時，極其(qí)穩定的信号使(shǐ)差壓的量程下(xià)限遠比一(yī)般差(chà)壓流量計低，因(yīn)此量(liàng)程(chéng)得以向(xiàng)下限擴展，雷諾(nuò)數低至8000仍可保(bǎo)持信(xìn)号(hào)線性。如果采用曲(qǔ)線修(xiū)正，在更低的雷(léi)諾數條件(jiàn)下，仍(réng)然可測(cè)量(liàng)并可(kě)保證較(jiào)好(hǎo)的重(zhòng)複性。
　　孔闆流量(liàng)計(jì)壓(yā)損(sǔn)大(dà)、量程小：通常量程比(bǐ)爲3∶1~5∶1。這是(shì)由(yóu)于平面阻擋，加上銳利的邊緣口，因(yīn)此壓損大，導緻(zhì)了小信号(hào)波動大、幹擾(rǎo)大，小量(liàng)程無法(fǎ)測(cè)量。
2.7β值(zhí)範圍和差壓
　　錐(zhuī)形流量計的β值(zhí)範圍(wéi)寬：錐形(xíng)流(liú)量計獨(dú)特(tè)的幾(jǐ)何形(xíng)狀(zhuàng)允許有(yǒu)廣泛的(de)β值範圍(wéi)。标(biāo)準的β值爲0.450，0.550，0.650，0.750和(hé)0.850，并可(kě)特定β值，以保證特(tè)定(dìng)的差(chà)壓輸出且有較大的差壓信号(hào)，滿(mǎn)标尺差壓信(xìn)号從(cóng)0.1kpa到(dào)幾十kpa，保(bǎo)證了測量(liàng)的正确率(lǜ)。
2.8管線範圍(wéi)和形式
　　錐(zhuī)形流量計管線(xiàn)範圍(wéi)寬：錐形(xíng)流(liú)量(liàng)計有兩種基(jī)本型(xíng)式，即管道型和插入型(xíng)。其中管(guǎn)道式錐形流量(liàng)計從1/2”到60”，而插入(rù)式錐形流量計(jì)從6”到72”。
2.9髒(zāng)污的影響和(hé)維護(hù)
　　錐形(xíng)流量(liàng)計無停滞(zhì)區，長(zhǎng)期免維護(hù)：錐形流(liú)線(xiàn)型徹(chè)底吹掃式設計(jì)避免(miǎn)了流體中的殘渣、凝(níng)結物或顆粒的(de)滞留，可以保(bǎo)持(chí)錐體(tǐ)長期清潔(jié)。由于(yú)錐體(tǐ)對流體整(zhěng)形，加(jiā)速了管壁(bì)流體的(de)流速，減(jiǎn)少了正取壓口(kǒu)的髒污(wū)停留，倒(dǎo)角的(de)設計，使流(liú)體流(liú)經(jīng)錐體後(hòu)加速(sù)離(lí)去(qù)，負取(qǔ)壓孔不會污損。所以，在(zài)較長的(de)時間(jiān)内（2年~3年）無(wú)需(xū)維(wéi)護清(qīng)洗，可(kě)以保證正确測(cè)量。
　　實踐證明，錐形流量(liàng)計在焦爐煤氣(qì)、渣(zhā)油等(děng)特别(bié)髒污介質(zhì)的測量中(zhōng)均能(néng)成功(gōng)使用(yòng)，并已(yǐ)在鋼廠焦(jiāo)爐煤氣流(liú)量測(cè)量中(zhōng)得到廣泛使用(yòng)。
　　孔闆(pǎn)流(liú)量計由于是平面(miàn)阻擋(dǎng)，髒污容易堆積，一般需3個(gè)月清(qīng)洗一次(cì)，才能較(jiào)好地(dì)保證其精(jīng)度。
2.10可(kě)測高(gāo)溫、高(gāo)壓介(jiè)質
　　錐形流量計(jì)針對(duì)不同的溫度和壓力(lì)，采用不同的(de)材(cái)質，工(gōng)作溫度最高可達(dá)700℃，而(ér)最大(dà)壓力(lì)可達30mpa。
2.11氣液兩相介質(zhì)（濕氣）
　　對濕氣（氣體中(zhōng)含有(yǒu)水(shuǐ)分(fèn)）的流(liú)體測(cè)量始終是(shì)流量(liàng)測量中的一(yī)個(gè)難點。而錐(zhuī)形流量計采用獨特(tè)的錐體設(shè)計，使氣(qì)體中所(suǒ)含有(yǒu)的大部分(fèn)水份沿錐(zhuī)體從管道中(zhōng)央溫(wēn)度較高的地方向周圍溫度較低(dī)的地(dì)方快(kuài)速移動，從而産生凝(níng)露，沿錐(zhuī)體向(xiàng)管(guǎn)道底部下滴，由于錐(zhuī)體對流體(tǐ)整形，加速了管壁流體(tǐ)的流速(sù)，水份(fèn)也快(kuài)速通(tōng)過，不會在取壓(yā)口産(chǎn)生大量凝(níng)露。所以(yǐ)，氣體含(hán)有少量水份，對(duì)流量計取(qǔ)壓口産生(shēng)的幹擾信(xìn)号少，提(tí)高了測(cè)量正(zhèng)确率。但是氣體中(zhōng)含(hán)水不(bú)超過5%爲好(hǎo)，最多(duō)應不(bú)超過10%。
　　孔闆流量計對流體(tǐ)阻擋(dǎng)式設計，在孔闆中(zhōng)央産生(shēng)滴露(lù)，同時(shí)管壁(bì)流體受到(dào)阻擋(dǎng)，流速減(jiǎn)慢(màn)，正取(qǔ)壓口附(fù)近産生(shēng)的凝露會影響(xiǎng)取壓信号；流體(tǐ)流經孔闆(pǎn)後産(chǎn)生的渦流，向管(guǎn)壁作波動性發(fā)散，影(yǐng)響負取壓(yā)口取壓(yā)信号。因(yīn)此，濕(shī)氣對孔闆(pǎn)的測(cè)量精度會(huì)産生較大(dà)的負(fù)面影響(xiǎng)，從而影(yǐng)響測量。故而，孔(kǒng)闆及其他(tā)方式(shì)測量濕氣往往(wǎng)難以達到(dào)預期(qī)的效果。
綜上所(suǒ)述，在可預見(jiàn)的(de)将來(lái)，錐形(xíng)流量(liàng)計必将(jiāng)發揮越(yuè)來越(yuè)重(zhòng)要的作(zuò)用。

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