長(zhǎng)期以來(lái),孔板流量計(jì)由于其技術(shù)成熟、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等特點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用。在海洋石油工程中也常常會(huì)用到孔板流量計(jì)。以采油平臺(tái)的測(cè)試分離器氣體出口測(cè)量為例,由于該介質(zhì)為氣體,一般壓力較高,介質(zhì)成分較復(fù)雜,流量范圍隨著年份變化較大等特點(diǎn),決定了該場(chǎng)合應(yīng)用孔板流量計(jì)最為合適。尤其近年出現(xiàn)的可更換孔板更是解決了原有孔板流量計(jì)的低量程比的缺點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用。但是可更換的孔板價(jià)格昂貴,一般至少為同管徑孔板流量計(jì)價(jià)格的5倍以上。那么有沒(méi)有更好的產(chǎn)品來(lái)代替它,我們認(rèn)為V錐流量計(jì)就是代替它的首選產(chǎn)品。

　　一、V錐流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

　　錐流量計(jì)是從2000年左右才在中國(guó)國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的流量計(jì)。其工作原理和孔板流量計(jì)相同。介質(zhì)通過(guò)V錐時(shí),由于阻流件V錐的存在,使得流體的流過(guò)面積發(fā)生變化,流速發(fā)生變化,根據(jù)伯努利方程,流速變化引起了壓力的變化,該壓力的變化與流速之間有一定的關(guān)系。通過(guò)測(cè)量該壓力差達(dá)到測(cè)量流量的目的。雖然與孔板原理一樣,但是最本質(zhì)的區(qū)別在于孔板為中心收縮型節(jié)流裝置,而V錐為邊壁收縮型節(jié)流裝置。

　　眾所周知,測(cè)量范圍窄是制約孔板使用的主要原因。測(cè)量范圍窄的主要原因是:孔板的流量系數(shù)隨雷諾數(shù)的變化而變化較大,孔板的突然節(jié)流導(dǎo)致孔板后發(fā)生比較大的漩渦,該漩渦的存在直接導(dǎo)致信號(hào)噪聲比較大,從而限制了它的測(cè)量范圍。而V錐流量計(jì)克服了以上缺點(diǎn)。

　　錐流量傳感器是由與管道同軸的內(nèi)部節(jié)流件V錐和取壓裝置組成的,流體經(jīng)過(guò)時(shí)并不是像孔板那樣突然改變流體的流動(dòng)狀態(tài),而是介質(zhì)隨著錐體的方向向邊壁收縮,該錐體起到了調(diào)整介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)的作用,重塑了流束曲線,使流體的流動(dòng)更加穩(wěn)定。而且由于慣性力的存在,介質(zhì)經(jīng)過(guò)V錐的邊緣時(shí)并不直接沖刷錐體邊緣,因此V錐的　如圖1所示,V錐流量傳感器是由與管道同軸的內(nèi)部節(jié)流件V錐和取壓裝置組成的,流體經(jīng)過(guò)時(shí)并不是像孔板那樣突然改變流體的流動(dòng)狀態(tài),而是介質(zhì)隨著錐體的方向向邊壁收縮,該錐體起到了調(diào)整介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)的作用,重塑了流束曲線,使流體的流動(dòng)更加穩(wěn)定。而且由于慣性力的存在,介質(zhì)經(jīng)過(guò)V錐的邊緣時(shí)并不直接沖刷錐體邊緣,因此V錐的源。即使不考慮整流器,在同一流量下,V錐的壓力損失一般也只有孔板的1 /2～1 /3。

　　精度高

　　由于V錐結(jié)構(gòu)無(wú)可動(dòng)部件,使得V錐具有很好的重復(fù)性,一般小于0. 1%。由于量程比寬,即它的線性度好, 從而使其精度較高。根據(jù)GB17167 -2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》規(guī)定,用于能源計(jì)量的流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)要求為:煤氣和天然氣為2. 0級(jí)。所以在測(cè)試分離器出口的氣體測(cè)量中,在10∶1的量程范圍內(nèi), V錐加上差壓變送器及二次表的總體誤差不會(huì)低于1. 5級(jí),完全能滿(mǎn)足計(jì)量要求。

　　長(zhǎng)期性能好

　　由于錐體的輪廓形狀限制了介質(zhì)的流動(dòng),流體沿著錐體形成了邊界層,這意味著錐體的邊緣不容易受不清潔的流體磨損,從而使開(kāi)孔比β保持不變,使得流量計(jì)可以在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持精度而不必校驗(yàn)。

　　二、V錐流量計(jì)的缺點(diǎn)

　　雖然V錐流量計(jì)有很多的優(yōu)點(diǎn),但是它還是存在一些不足之處。

　　需要標(biāo)定

　　孔板是唯一通過(guò)保證幾何尺寸就可以保證其測(cè)量精度的流量計(jì)。而V錐屬于新型的流量計(jì),雖然眾多的廠家及科研人員做了大量的實(shí)驗(yàn),但迄今為止V錐流量計(jì)可依據(jù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有限,而且由于機(jī)密性和專(zhuān)利的限制,現(xiàn)已公布的有關(guān)V錐流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可利用的文獻(xiàn)較為缺乏。各個(gè)生產(chǎn)廠商依據(jù)企標(biāo)來(lái)生產(chǎn),可以說(shuō)產(chǎn)品魚(yú)龍混雜,并不是每個(gè)廠商的產(chǎn)品都可靠。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)不充分,使得每臺(tái)V錐流量計(jì)出廠時(shí)都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的標(biāo)定。從而也增加其費(fèi)用。

　　售價(jià)較高

　　同種規(guī)格的V 錐流量計(jì)的價(jià)格要高于孔板流量計(jì),但低于可更換孔板流量計(jì)。由于V錐的用料多、加工工藝復(fù)雜、標(biāo)定費(fèi)用高,使得其售價(jià)較高。但是在考慮流量計(jì)時(shí),初次購(gòu)買(mǎi)價(jià)及安裝費(fèi)用、儀表的可靠性、長(zhǎng)期維護(hù)費(fèi)用、永久壓力損失等綜合因素的總評(píng)才是選取流量計(jì)的依據(jù),只有綜合考慮并權(quán)衡了以上這些重要因素,才能做到合理選型。如前所述,V錐流量計(jì)除了在初次購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用上高于孔板流量計(jì)外,其他的費(fèi)用應(yīng)該與孔板流量計(jì)持平或低于孔板流量計(jì)。尤其是在補(bǔ)償壓力損失所需要的耗能方面,V錐流量計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于孔板流量計(jì)。所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,使用V錐流量計(jì)的綜合費(fèi)用要低于孔板流量計(jì)。

　　使用可更換孔板的目的就是為了提高孔板的量程比。但是其價(jià)格昂貴。如果給V錐流量計(jì)配兩臺(tái)不同量程的變送器（壓力變送器、差壓變送器）,那么其量程比的擴(kuò)展要遠(yuǎn)大于可更換孔板流量計(jì),而其價(jià)格要遠(yuǎn)低于可更換孔板。

　　差壓較低

　　由于V錐流量計(jì)的流出系數(shù)要大于孔板流量計(jì)的流出系數(shù),使得相同流量時(shí)孔板的差壓值要高于V錐的差壓值?？装辶髁坑?jì)的變送器一般都是用中差壓表,V錐流量計(jì)一般用低差壓表。

　　三、結(jié)論

　　綜上所述可知,在很多場(chǎng)合用V錐流量計(jì)代替孔板流量計(jì),應(yīng)該是利大于弊。對(duì)于文中開(kāi)頭例舉的海洋平臺(tái)測(cè)試分離器出口的氣體測(cè)量,我們認(rèn)為選擇孔板流量計(jì)或可更換孔板流量計(jì)并不是最佳選擇。V錐流量計(jì)應(yīng)該更適合于該工況。當(dāng)然對(duì)于其他工況還需要具體問(wèn)題具體分析,不能一概而論。