V錐流量計的流量測量系統的組成

如下圖所示：V錐流量計的流量測量系統是由V錐流量傳感器、取壓閥、引壓管、三組閥、差壓變送器和流量積算儀或PLC、DCS系統組成的。測量出的是體積流量。對于氣體和蒸汽等可壓縮介質，可加溫度、壓力補償，組成質量流量測量系統。

1、 飽和蒸汽、過熱蒸汽流量測量系統的組成：

l V錐流量傳感器

l 差壓變送器

l 取壓閥（可選）

l 三組閥

l 冷凝圈或冷凝彎（可選）

l 冷擰罐（可選）

l 引壓管

2、 液體流量測量系統的組成：

l V錐流量傳感器

l 差壓變送器

l 取壓閥（可選）

l 三組閥

l 冷凝圈或冷凝彎（可選：溫度≥120℃）

l 冷凝罐（可選：溫度≥120℃）

l 引壓管

l 排污閥（對于贓污介質）

3、氣體流量測量系統的組成：

l V錐流量傳感器

l 差壓變送器

l 取壓閥（可選）

l 三組閥

l 冷凝圈或冷凝彎（可選：溫度≥120℃）

l 引壓管

l 排污閥（對于贓污介質）

V錐流量計的典型典型應用

l 發電廠測量進入鍋爐的蒸煮氣體的流量

進入發電廠鍋爐的蒸煮氣體是一種有腐蝕性的氣體并且可能含有體。除了使用B錐流量計量之外，用任何一種流量計都有困難，而且是不實用的。

l DN350口徑的V錐應用于電廠氣體洗滌器處的氣體流量測量

測量在排出進入大氣前注入氣體洗滌器的不可凝的氣體流量，流體本身的動能很小，靜壓很低，而且流速又相對較高。這種場合以前使用的是孔板，信號誤差很大（由于突然收縮的幾何結構尺寸產生的壓力損失過大而引起的），使用FFM61V錐流量計后量程比實現了8：1，β=0.665，測量出的△P很小，但是穩定，準確度很高。

l 測量進入蒸汽輪機的主蒸汽的流量

l 測量從軋鋼廠排出的高溫廢氣的流量

l 循環硫化床高壓鍋爐的風的流量測量

l 連續生產過程中飽和蒸汽流量的測量

l 焦爐煤氣的流量測量

差壓式流量計的發展及FFM61V錐流量計原理簡述：

    以孔板、噴嘴、文丘利管等為代表的差壓式流量計成功應用于工業流量測量已逾，目前，雖然各種測量原理的流量計，如渦街流量計、質量流量計、電磁流量計、聲波流量計、渦輪流量計等應用越來越廣泛，但是在工業生產過程的測量和控制中，應用得廣泛，使用量的流量計是差壓式流量計。在測量液體、氣體和蒸汽流量的場合，70%到80%都選用孔板、噴嘴和文丘利管等差壓式流量計，這是由差壓式流量計的測量原理和優點以及其他種類測量原理的流量計的技術局限性而決定的。

  例如，智能渦街流量計雖然具有許多優點，但由于受到溫度和壓力的限制而不能測量高溫介質的流量，另外由于其旋渦分離的速度受流速分布的影響，所以其前后直管段要求很長，同時在測量液體和氣體時候，受上限流速和下限流速的限制；而電磁流量計只能測量導電介質的流量，不能測量氣體、蒸汽及非導電的介質的流量；質量流量計雖然測量較高，但壓力損失較大，且對安裝要求嚴格，要采取嚴格的震動措施，也不能測量固液兩相介質的流量。

   而差壓式流量計在積累大量實踐經驗的基礎上，已經形成了標準化的差壓式流量計（所謂“標準化”，就是指無需實驗校準而可以確定差壓與流量關系，并可估算其測量誤差）。由于標準化且結構簡單、牢固、通用、價格低廉而獲得相當廣泛的應用。

  但是孔板、噴嘴等差壓式流量計由于其結構上的缺陷也有一些重大缺陷：如流出系數不穩定，線性差，重復性不高，準確度因受諸多參數的影響也不高，易積污和易磨損，壓力損失大，量程比（范圍度）小，現場安裝條件高等。多年來，人們對差壓式流量計的節流裝置的尺寸、節流件的幾何形狀與參數，取壓與節流方式等一直在進行改進和研究，直至20世紀80年代才研究出采用新型節流方式的V錐流量計才發生了質的飛躍，既具有差壓式流量計的基本優點，更解決了其他差壓流量計的線性差，重復性不高，易堵易磨損、安裝要求高的缺點。經過十多年的測試和應用，人們普遍理解并接受其做為一種比其他流量儀表更能測量流量的儀表，具有測量高（0.5%）,重復性好（0.1%）,不堵塞損，安裝要求低（前直管段3D，后1D），量程比大（10：1），壓力損失小（孔板的壓力損失的1/10），能測量氣體、液體等贓污介質和固液兩相混合介質的流量的特點。

   在流體流經一個節流件時，流體的流速將增加，而按照能量守恒定律，在流體被加速處，它的靜壓力會降低一個相對應的值，從而在節流件的前后產生差壓，在條件下，該差壓和流量有關系。不同形式的節流件和取壓方式及位置對流體流經節流件產生的差壓有很大的影響。這也是多年來人們為了解決差壓式流量計的缺陷而不斷研究和改進節流件形式、取壓方式及位置的原因。V錐流量計之所以具有其他差壓流量計和其他測量原理的流量計（如渦街流量計、電磁流量計等）所不具備的優點，主要是由于其的節流件的設計以及經過大量實驗數據得出的取壓位置及方式的改進。

孔板：“中心突然收縮式”節流方式

   孔板采用的節流件是“中心突然收縮式”的節流方式：即流體流入節流裝置前，預先沒有流經任何預收縮件而突遇節流件并在管軸中心線附件形成收縮的節流裝置。如下圖所示：

這種“中心突然收縮式”的節流件（如孔板或者偏心孔板，在流體流經節流件后，流體局部收縮，在下游側形成幅度相當大的旋渦，

  從而使流量計的量程比縮小，差壓信號中的噪聲，使流量計的測量降低，壓損，容易積垢，入口易被磨損從而喪失測量，流出系數不穩定，線性差。

  文丘利管：“中心逐漸收縮式”

  文丘利管采用的是“中心逐漸收縮式”的節流件：即流體進入節流裝置后，先經過逐漸收縮段，然后進入中心軸線附件的“喉部”，后經擴散段而流出節流裝置。

  這種‘中心逐漸收縮式“的節流方式，由于實現了逐漸收縮和擴散，壓損較小，使用這種節流件的流量計的流出系數接近1，但是由于使用中的磨損和，流出系數可能發生變化，而且要求上下游的直管段較長。由其結構決定了這種方式的流量計不適合用于測量含濕（或冷凝液）的氣體，在測量含有固液兩相介質的流量時，容易被堵塞。

   環形孔板：“邊壁突然收縮式”

   針對上述兩種節流方式的缺點，人們研究出“邊壁收縮式”節流裝置：利用同軸安裝在管道中的節流件，將流體收縮到管道的內邊壁附近，讓流體流過節流件與管壁之間的間隙，從而形成節流件前后的壓差，通過測量此差壓實現流量的測量。初是環行孔板，采用邊壁突然收縮式，即在流體在邊壁突然收縮的節流方式，如下圖所示意：

它由一個被同軸安裝在測量管中的圓盤、三腳支架和中心軸管組成。雖然能解決前面兩種節流方式的部分缺點，但是在測量贓物流體時，朝上游側的取壓孔仍有被堵塞的問題。

V錐流量傳感器：“逐漸邊壁收縮式”

  直至二十世紀80年代，采用“逐漸邊壁收縮式”的V錐流量計才研制成功，才解決了差壓式流量計的缺陷，才使用差壓式流量計有了質的飛躍。

測量原理

上圖所示的結構圖是一個V錐流量傳感器。它包括在導流管中同軸安裝的尖圓錐體和相應的取壓裝置。V形錐體和導流管是預先經過精密加工好的，流體在流經V錐體時，V錐體的結構和形狀使得流體在收縮前有一個平滑的過度區，流體并不是被迫收縮到管道中心線附近，而是逐漸朝向管內邊壁收縮，在前后兩端會產生差壓，從而測量出流量。