管道天然（rán）氣流量計

1、綜述

錐（zhuī）形流量計是一種新型的可精確測量（liàng）各種雷（léi）諾數的（de）高精度流量計，可滿足各種介質的應用條件要求其操作原理（lǐ）同其它各種類型的差壓原（yuán）理相同，都是基於密封管（guǎn）道中的能量守恒定理，錐（zhuī）形流量（liàng）計由於（yú）具有****的設計結構，因而性（xìng）能更優。

錐形流量計是在管道中心處懸掛一錐形節流件，錐形件阻礙介質的（de）流動，重塑流速曲線，在（zài）錐形性的（de）下遊可立即（jí）形成（chéng）低壓區，管道上遊的正（zhèng）壓（yā）同（tóng）經節流件節流後的下（xià）遊的負（fù）壓之間（jiān）有一（yī）差壓，將正（zhèng）、負壓用取壓口（kǒu）取出，正壓口位於管道的（de）上遊，負壓口位於椎體的末端（duān），通（tōng）過測量（liàng）兩者之間差壓，根據伯努利（lì）方（fāng）程即可計算出管道中的（de）流量，椎體位於管（guǎn）線（xiàn）中（zhōng）心（xīn），可對（duì）所測介質的流速曲線進行優化，因此測量精度高，對儀表上（shàng）、下遊的直管段要求低。

錐形流量（liàng）計可測量各種（zhǒng）工況（溫度和壓力）條件下的氣相、混（hún）合氣（qì）相、液相（xiàng）、多相液體、氣液兩相（濕氣、液相質量比≤5%）、粉末、高粘度、高（gāo）流速、髒（zāng）汙、含有固體懸浮顆（kē）粒的液相、溶液振動、電磁幹（gàn）擾等介質的流量。流體的條件可從深低溫到（dào）超臨界狀（zhuàng）態。工作（zuò）溫度*高850℃，*大壓力42.0MPa。若用特殊結構材質，溫度壓（yā）力還可（kě）以更高。可（kě）測量*高雷諾數500萬（wàn），*低雷諾數（shù）8000甚至（zhì）更低。產生滿刻度（dù）差壓信號從*低小於（yú）0.1千（qiān）帕到*高幾十千帕。

法（fǎ）蘭取壓（yā）型錐形流量計（VF），采用實心椎體截流體，並在管壁用法蘭取壓，配上遠傳差壓變送器，可有效防止取壓口的堵塞，適合於含有固體顆粒粉塵介（jiè）質（zhì）、高（gāo）粘度液體及髒（zāng）汙介質。

2、工作原理（lǐ）

錐形（xíng）流量計是（shì）一種差壓型的流量儀（yí）表。以差壓原理設（shè）計的流量儀表已（yǐ）經有了一百多（duō）年（nián）的應用曆史（shǐ）了，差壓型流量計是基於（yú）密封管道中的能量（liàng）轉換（huàn）原理，也就是說對於穩定流體，管道壓力與管（guǎn）道中的介（jiè）質流速（sù）的平方根成反比：速度增加壓力會下降（jiàng），當介質（zhì）接近椎（zhuī）體時，其壓（yā）力為P1，在介質通過椎體的節流區時，速度會增加壓力會降低為P2，如圖1所示（shì），P1和（hé）P2都通過錐形流量計（jì）的取（qǔ）壓口引到後接（jiē）差壓變送器上，流速（sù）發生變化（huà）時，錐形流量計的兩（liǎng）個取（qǔ）壓口之間（jiān）的差壓值會增（zēng）大或縮（suō）小。當流速相同時，若節流麵積大，則產生的差壓（yā）值也大，β值等於錐體的節流麵積除以管道內徑的截麵積（可換算成兩者之間的直徑比）。

3、主要計算公（gōng）式：

錐體的外形是通過多年的連續試驗（yàn）、評估和改進後得出的，是（shì）此類流量計的*佳外形。能在（zài）不同的（de）工況中使用。我們可以借助管道流速曲線來理解錐形（xíng）流量計（jì）的性能。如果介質通過（guò）一個很長的管道，而且在管道中沒有受到任何阻礙和幹擾，那它的（de）流速分布將很均勻。靠近管壁的流速幾乎為零，而管道中（zhōng）心的（de）流速將達到*大。（如（rú）圖2）當我們將錐體懸掛（guà）在管線中心時，錐體將直接同（tóng）流體的高速區接（jiē）角，迫使高速區的流體（tǐ）同近管壁低速區的流體混合（hé）從而使流（liú）速均勻化，這樣測（cè）出流體的流速更加準確。

在現實工況中，流速是很難分布均勻的（de），很多情況都會造成流體分布的（de）不均（jun1）勻（yún）。管道上的任何變化都可能對流體造成影響：如（rú）彎頭、閥門、縮徑、擴徑（jìng）、泵、三通等等。而錐形流量計利用錐體對流速分布曲線進行重新塑造（如圖（tú）3），經過錐體“整流”後的流體分布趨於均勻，可保證儀表在惡劣（liè）的（de）條件下獲得較高的測量精（jīng）度（dù）。這樣使（shǐ）得錐形流量計的應用範圍更加寬（kuān）闊。

上遊幹擾造成流速曲（qǔ）線不規格

1.精度（dù），重複（fù）性（xìng）

錐形（xíng）流量計正壓（yā）孔取在錐體上遊（yóu）的管壁上，取壓位置選在理想流體的等速區（qū）域（yù），符合伯努利定理，正壓信號穩（wěn）定（dìng）；負壓孔位（wèi）於錐體尾部中心，正好落在（zài）下遊壓力*小的區（qū）域，由於錐體中心（xīn）對（duì）稱的結構，使得錐尾中心區域流場呈現相對靜態，流體節流後在負（fù）壓區隻出（chū）現（xiàn）高頻低（dī）幅的小漩渦，使得（dé）負壓信號波動很小，輸出差壓信號穩定，傳（chuán）感器精度優於讀數的±0.5%，重複性（xìng）為±0.1%，貿易計量型精度為±0.3%（圖4）。

2.量程比（bǐ），壓損（sǔn）

錐形（xíng）流量計正常情況下量（liàng）程比為10:1，選擇合適的（de）參數可以做到（dào）30:1。在同樣的β值下，錐形流量計永久（jiǔ）壓力損（sǔn）失約（yuē）為孔板的1/5～1/10，（圖（tú）5）可大大降低運行能（néng）耗。

3.安裝要求

由於（yú）錐形流量計可以改變流體流速（sù）曲線，因此該（gāi）流量計對上、下遊直管段（duàn）的（de）要求小。一般情況下，對於管道式法蘭連接的，不需要直（zhí）管段，而對於直（zhí）接插入式的其要求是：上（shàng）遊直管段：0-3D；下遊直管段：0-1D（圖6）。

4.刻度差壓值

錐形流量計刻度差壓（yā）大，並可靈活選擇（zé）。如在電廠（chǎng）測風、鋼廠測煤氣等（děng）低流速場合（hé），其刻度差（chà）壓（yā）是各種均速管、文丘裏、彎管的10～15倍，能真正保證測量的穩定和精度。

5.無滯留死區

錐形流量計另一大特點是（shì）自（zì）吹掃式結構設計，無滯留死區。介質流過錐體時（shí）會加速，不斷衝刷正壓取（qǔ）壓孔、錐體外壁、錐體附近管壁，而負壓取壓孔則被一小段不流動介質所隔離、髒汙雜質進（jìn）不去，因此錐形流量計可用於（yú）各（gè）種含雜（zá）質、易結晶的髒汙介質，如焦爐煤氣、高爐煤氣等長期使用不宜堵。VF法蘭取壓式錐形流量計則采用密封錐體加雙法蘭取壓，可用於高粘度、含雜質、易結垢的特殊髒汙介質，如渣油、原（yuán）油、回（huí）煉油、水煤漿、苯、液態硫磺等，在測量精度、穩定性、直管段要（yào）求等方麵，均遠遠（yuǎn）優於楔式流量計。

6.長期穩定性

錐形流量計獨特的流線形錐體節流（liú）時具有“流線體邊界層效應”，使髒汙流體（tǐ）不會磨損節流緣，其（qí）β值（zhí）可保證長期不變，整個儀表無可動部件，因此無需重複標定，具有（yǒu）長期穩定性。

7.尺寸

由於（yú）錐形流量計錐體****的設計，使得其β值範圍廣。標（biāo）準β值範圍為：0.45、0.55、0.65、0.75、0.85。

8.混合（hé）器（qì）

由於錐形流（liú）量計的獨（dú）特結構，在很多情況下，它被作為混合器（qì）作使用。

9.結構形（xíng）式

錐形流量計主要有八（bā）種結構形式：1.管道式、2.對夾式、3.法蘭取壓（yā）式（shì）、4.插入式、5.直接焊接式、6.保溫夾套式、7.防腐式、8.方管式。

1.應用參數

用戶需要提供正確的參數以供選型（xíng）計算用。我單位的選型軟件中有很（hěn）多（duō）流體的典型數據可供用戶在選型計算（suàn）時選用。

2.通用計算公式

各參數的單位可在計算程序中靈活轉換成（chéng）其它單位

3.液體計算公式

4.可壓縮介質的計算公式（氣體和蒸汽）

5.Y-氣體膨脹（zhàng）係數的（de）簡化公式應用範圍

上述公式中，用於應（yīng）操作溫度下（xià）的等熵指數計算K2和K3，因（yīn）此不需要對（duì）等熵指數的變化進行修正，如果不行，也可（kě）以用上述Y膨脹（zhàng）係數（shù）對△P和P進行校正中的公式進行計算。

6.選型計算

每台錐形流量計在製造前都要根據工藝參數（shù）進行選型計算，確定錐體（tǐ）大（dà）小，從而確定了這（zhè）台（tái）流量（liàng）計的固有性能。口徑計算確定了差壓值，測量範圍，測量（liàng）精度，壓力損失以及推薦的（de）β值。

7.校驗

每台錐形流量計（jì）在出廠前都應進行標定。如果（guǒ）不能（néng）進行（háng）實際標定，也必須（xū）進行模擬標定，我單位多年來收集的測試數據可精確估算出儀（yí）表的Cf值。

8.部件材質

錐形流量計用的所有部件材質都是經過嚴格篩選（xuǎn）的合格產品，保證流量計（jì）的長時間（jiān）連續工作。

9.三閥組

錐形流量計與差（chà）壓變送器之間（jiān）應（yīng）安（ān）裝三（sān）閥組。用於變送器在線調校。

10.差（chà）壓變（biàn）送器、流量計算機

我單位可成套提供差壓變送器和流量計算儀，組成流量測量係統。還可以提供溫（wēn）度變送器和壓力變（biàn）送器用（yòng）於測量流體質量流量（liàng）。

1.安全（quán）要求

任何人（rén）在安（ān）裝、檢查（chá）或維護（hù）錐形流量計時都應對管道的結構及係統地壓力必須有清晰正（zhèng）確的認識。起吊（diào）儀表時應該小心，若起吊、下落不（bú）正確可能損（sǔn）傷儀表。

在調校儀表時，必須使用合適且（qiě）正確的工具。

在調整及折裝儀表時（shí），應確保管道的壓力已經完全卸掉-千萬不可帶壓拆卸儀表。

開車前必須檢查所（suǒ）有（yǒu）的連（lián）接是否牢固，必須與（yǔ）流量計保持一定的距離，避（bì）免事故發生。

2.開箱、檢驗（yàn）

流量計（jì）到貨後應進行開箱檢（jiǎn）查，防止流（liú）量計或配件在運輸過程中被損壞。若碰（pèng）到隨機文件（jiàn）或流量計有問題，請同代理商聯（lián）係。

3.流量計安裝定位

每台錐形流量計的側麵貼有方（fāng）向標簽標明流體（tǐ）的流向，安裝時應特別注意。對大多數口徑而言，兩個取壓口之間的距離為2.12，高壓口位於上遊，低壓口位於（yú）下遊（yóu），請參考圖8，安裝時請注意方向及高、低壓取壓口的位置。

4.配管要求

安裝時建議上（shàng）遊（yóu）直管段為0-3D，下遊直管（guǎn）段為0-1D，D代表所安裝管道的公稱直徑（jìng）。由於錐形流量（liàng）計的整流作用，當（dāng）流量計鄰（lín）近1個（gè）90°彎（wān）管或鄰近（jìn）不在同一平麵的2個（gè）90°彎管時，流量計的精度不受影響。錐形流（liú）量計還可安裝在比它本身稍微大一些的管道（dào）上。在這類管線上安裝時，請向代理谘詢。

5.取壓口的方向

對（duì）於水（shuǐ）平管道上（shàng）安（ān）裝的錐（zhuī）形流量計，取壓口位於管線的側上方，即位於時（shí）鍾3點或（huò）9點的位置。如果安裝在豎直管線上，則對取位口的方位不作要求。

（1）介質為潔淨液體時

（2）介質為幹燥潔淨氣體時

（3）介質為蒸氣（qì）體時

6.引壓管

盡可能安裝好引壓管，當沒有介質流通（tōng）時，不會產生差壓信號。詳情請參考（kǎo）有關安裝使用手冊。

注意：若被測介質為氣體或蒸汽，可能介質會在（zài）引壓管中凝結，請注（zhù）意以下兩點：

1.引壓管線應水平走一段距離以（yǐ）保證豎直管線同儀表之（zhī）間（jiān）有足夠的距（jù）離，確保垂（chuí）直管線內沒有蒸汽。

2.對於一些流（liú）量計需垂直安裝的場所（suǒ），在引壓管線的安裝方（fāng）麵尤（yóu）其需要注意。

7.三閥組

請參考三閥組的安裝、使用及維護手冊。

8.差壓變送（sòng）器

請參閱不同廠家的差壓變送（sòng）器上的具體安（ān）裝、使用及維護手冊。

9.溫度和壓力傳感器

請（qǐng）參（cān）閱（yuè）不同廠家的具體安裝、使用及維護手冊。

10.安裝（zhuāng）檢查要點

（1）差壓變送器的滿量程是否正確。

（2）差壓變（biàn）送器（qì）零點是否已經（jīng）調整。

（3）差壓變送器和流量（liàng）計算儀（yí）的設置是否正確。

（4）引壓管是否吹掃了。

（5）引壓管是（shì）否有泄漏。

（6）閥（fá）組是否關閉。

（7）錐形流量（liàng）計的高壓端是（shì）否在低壓端（duān）的前麵。