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锥形流量计
肯威斯(KINGWAYS)V锥流量计是一种新型的高精度差压式流量计,其工作原理与其他差压式流量计一样,都是基于密封管道中的能量转换原理:在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比;用测出差压值根据伯努利方程即可计算出管道中的流量。锥形流量计的节流原理与孔板相反,通过在密闭管道中心线悬挂一个特制的流线型锥体来进行中心节流,用上游管壁和锥体尾部测量的差压来计算流量。如图所示当介质接近锥体时其压力为PH,在介质通过锥体的节流区时,由于流体流通面积逐渐缩小,流速会逐渐增大,压力降低为PL,PH和PL通过锥形流量计的取压口连接到差压变送器上。流量发生变化时,锥形流量计的两个取压口之间的差压值将会相应的增大或减小。当流量相同时,若节流面积增大,则产生的差压值也会增大,β值等于流体通过锥体最大处的有效流通面积除以管道内径的截面积。

伯努利方程为:
式中:Q=流体流量
K=仪表系数、无量纲,与流量计的类型有关
Y=气体膨胀系数、无量纲,对不可压缩流体Y=1
△P=PH-PL
ρ=流体密度
对锥形流量计:
 
式中:K=流量系数、无量纲
g=重力加速度
D=管道内径
d=锥体外径
β=等效直径比、无量纲
Cf=流出系数

流量测量系统组成
  锥形流量计同传统差压式流量计一样,由三阀组、引压管、差压变送器、流量计算机组成标准体积流量测量系统。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。
  产品选型计算将由工厂专业人员利用软件进行,交货时提供仪表规格书、计算书或标定书,由用户对照设定差压变送器和流量计算机或DCS、PLC。

 


 


产品特点
无直管段要求
  虽然所有的差压式流量仪表都是依据伯努利定理测量,但伯努利定理有一个基本要求,即被测量的流体必须为理想流体,许多传统差压式流量计( 如孔板、文丘里、喷嘴等 )的节流方式无法直接形成理想流体。为了尽量满足伯努利定理要求,不得不安装很长的前、后直管段(15~40D),将不规则的流场整成近似理想流体。
  锥形流量计采用独特的中心流线形节流结构设计,巧妙地解决了长直管段整流的问题。中心悬挂的流线型锥体能重塑流速曲线,在紧靠锥体上游和下游较窄的区域内(前0~3D、后0~1D),将流速不规则的流体直接整流成理想流体,可充分满足伯努利定理的要求,获得很高的测量精度和重复性,不需要直管段整流。


锥体节流前后流场分布


在前后没有足够直管段的情况下锥形流量计是最理想的选择

精度高,重复性好
  锥形流量计正压孔取在锥体上游的管壁上,取压位置选在理想流体的等速区域,符合伯努利定理,正压信号稳定;负压孔位于锥体尾部中心,正好落在下游压力最小的区域,由于锥体中心对称的结构,使得锥尾中心区域流场呈现相对静态,流体节流后在负压区只出现高频低幅的小旋涡,使得负压信号波动很小,输出差压信号非常稳定,传感器精度优于读数的±0.5%,重复性为±0.1%,贸易计量型精度为±0.3%。

差压信号稳定性比较

量程比宽,压损低
  锥形流量计正常情况下量程比为10:1,选择合适的参数可以做到30:1。在同样的β值下,锥形流量计永久压力损失约为孔板的1/5~1/10,可大大降低运行能耗。

各类流量计永久压损比较图
刻度差压值大
  锥形流量计刻度差压大,并可灵活选择以。在电厂测风、钢厂测煤气等低流速场合,其刻度差压是各种均速管、文丘里、弯管的10~15倍,能真正保证测量的稳定和精度。
耐脏污,不易堵
  锥形流量计另一大特点是自吹扫式结构设计,无滞留死区。介质流过锥体时会加速,不断冲刷正压取压孔、锥体外壁、锥体附近管壁,而负压取压孔则被一小段不流动介质所隔离,脏污杂质进不去,因此锥形流量计可用于各种含杂质、易结晶的脏污介质,如焦炉煤气、高炉煤气等长期使用不易堵。法兰取压式锥形流量计则采用密封锥体加双法兰取压,可用于粘度高、含杂质、易结垢的特殊脏污介质,如渣油、原油、回炼油、水煤浆、苯、液态硫磺等。
长期稳定性好
  锥形流量计独特的流线型锥体节流时具有“流线体边界层效应”,使脏污流体不会磨损节流缘,其β值可保证长期不变,整个仪表无可动部件,因此无需重复标定,具有长期稳定性。
边界层效果,流体离开了节流面


可测高温高压介质
  锥形流量计与孔板等节流装置一样,工作温度压力取决于管道和法兰的材料和等级,工作温度可达850℃,压力42.0Mpa。
可测复杂工况介质
  由于特殊的节流体构造,锥形流量计可测气液两相介质(如湿气)、多相水流、振动水流、电磁干扰介质、各种混合气体等。

 
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