摘要：與孔闆(pǎn)、文丘裏管等傳統(tǒng)差壓式流量計相(xiàng)比,“邊🔴壁㊙️逐漸🐉收縮(suo)式"V 錐流量計 在結(jié)構上具有優勢。V錐(zhui)流量計對安裝前(qian)後直管段的要求(qiu)❗低,且🐆具有壓力損(sun)失小、抗髒污、測量(liang)性能優等優⛱️點。因(yīn)✂️此，在空間緊湊🤟的(de)FLNG裝置上,将V錐流量(liàng)計作爲流量計選(xuan)型的先考量對象(xiàng)📧。
　　V錐流量計具備錐(zhuī)形管的特殊結構(gòu)，能夠對流經錐體(ti)💘的流體🔱速度分布(bu)梯度進行調整,消(xiāo)除漩渦二次🍓流，降(jiàng)低V錐流量計前💋後(hou)直管段的要求。V錐(zhuī)流量計安裝成本(běn)低、量程比寬.信号(hao)穩定、值範圍寬。
1V錐(zhui)流量計的工作原(yuan)理和結構特點
1.1V錐(zhuī)流量計的工作原(yuán)理
　　V錐流量計作爲(wei)1種差壓式流量計(jì)，其基本理論是可(ke)以在密閉管📧道中(zhōng)進行能量相互轉(zhuan)換的伯努利原理(li)。結合流動連👣續性(xìng)♻️原理🛀，可以推斷在(zai)穩定流場情況下(xià)，管道中的流速與(yǔ)👉錐體前後差壓的(de)平方根呈正比例(li).函🥵數關系。測得錐(zhuī)體上下遊的壓力(li)得出差壓即可實(shi)現流量測量。V錐⛹🏻‍♀️流(liu)量計結構見圖1。
 
　　體(ti)積流量與差壓的(de)關系由下式确定(dìng)如式(1)所示。
 
　　體積流(liu)量與差壓的關系(xì)如式2)所示。
 
式中:D一(yī)工況下測量管的(de)内徑,m;
d一工況下V錐(zhui)體的最大直徑,m;
C一(yi)流出系數,無量綱(gāng);
β一可膨脹修正系(xì)數,無量綱,對不可(kě)壓縮流體時β=1,當流(liú)體是可壓縮流體(tǐ)時，β<1;
ρ一工作狀态下(xia)，節流件上遊處流(liu)體的密度,kg/m³;
△p一差壓(yā)值,Pa;
P1一節流件上遊(you)導壓處壓力,Pa;
P2一節(jie)流件下遊導壓處(chù)壓力，Pa。
1.2V錐流量計與(yu)其他節流裝置的(de)比較
　　V錐流量計将(jiāng)“流體收縮到管道(dao)中心”的概念改變(bian)爲“收縮🐅到🛀管道的(de)内邊壁”。當流體流(liu)經錐體與測量管(guǎn)❗道之間的環形⛱️通(tong)道時，流體逐漸向(xiàng)管内壁平滑收縮(suō)，錐體前後産生差(chà)壓,實現流🥰量測量(liàng)。錐體在管線中心(xin)位置的測壓點的(de)流量速度剖面最(zuì)佳，可以在🏒不考慮(lǜ)上遊流動狀況的(de)情況下,獲得🈲精度(dù)高、可靠🈚好的流量(liàng)測量。
　　孔闆采用“中(zhōng)心突然收縮式”的(de)節流方式。流體流(liu)經節流🎯件時,未對(dui)速度割面進行整(zhěng)形,在管道中心線(xiàn)附近突然性的形(xíng)成局部收縮。孔闆(pǎn)是帶有同心或偏(pian)心圓形開孔的一(yi)塊金屬薄闆。當流(liu)體流經圓形開孔(kǒng)時,管道橫截面積(ji)的突然減小使流(liu)體局部收縮，在孔(kong)闆下遊形成幅度(dù)㊙️較大的漩渦。因爲(wei)測壓點需要位于(yu)流體流場較穩定(dìng)的🔞區域以保證其(qi)測量精度和重🔞複(fu)性，在安裝時🈲對直(zhí)管段長度要求(一(yi)般前10D、後5D)。另外，漩渦(wo)會造成差壓信号(hao)中的噪聲增大，量(liang)🌈程比縮小，測量精(jīng)度降💃🏻低,由能量守(shou)恒可知,漩渦會🥵增(zēng)大壓損。孔闆的結(jie)構特點還會使孔(kǒng)闆⁉️前極易積💞污，對(dui)内孔銳💁角線磨損(sun)從而難以保證精(jing)度,使流出系數不(bu)穩定。
　　文丘裏管采(cǎi)用“中心逐漸收縮(suō)式”的節流方式。即(ji)流體流經節流件(jiàn)時,在收縮段逐漸(jian)收縮後，才會流經(jīng)管道中心線附:近(jin)的喉道，通過擴散(san)段逐漸擴大的管(guǎn)道流出。文丘🙇‍♀️裏管(guan)先逐漸收縮而後(hou)‼️逐漸擴大的特點(diǎn)，能夠對流體速度(du)分布梯度有效整(zhěng)流,壓損較🚶‍♀️小，流出(chu)系數接近1。但是文(wen)丘裏管在使用過(guo)程中喉部的磨損(sun)嚴重,無法長期保(bǎo)持㊙️測量精度。而且(qiě)文丘裏管漸縮漸(jiàn)擴的結構特⭕點,對(dui)上下遊直管段具(ju)有要求，在測量濕(shī)氣體、冷凝物以及(jí)固液兩相介質的(de)流量時容易被堵(du)塞。
　　孔闆、文丘裏管(guan)等老式差壓式流(liú)量計由于其結構(gou)上的缺👄陷,無法滿(man)足FLNG領域流量測量(liang)的需求。而V錐流量(liàng)計是對傳統節流(liú)式流☔量計改進完(wan)善後的器件，其結(jié)構特點不僅解決(jué)🤩已有差壓式流量(liàng)計的缺陷，而且還(hai)有其他測量原理(li)的流💰量計不具備(bèi)的優點🐪。
2V錐流量計(ji)的性能特點
2.1V錐流(liú)量計的優勢
　　流體(tǐ)在接近V錐體流動(dong)時産生扁平的流(liú)态分布，V錐🏒流量計(ji)可❓以比其他差壓(ya)流量計更接近上(shang)遊擾動處工作。V錐(zhuī)流量計的建議安(ān)裝距離爲上遊直(zhi)管段直徑的0~3倍和(he)下遊直管🎯段直徑(jing)的0~1倍。單個或雙個(gè)彎頭在同一平面(mian)或接近儀表上遊(yóu)時,V錐流⚽量計仍然(ran)可以産生扁平流(liú)态。當不同流态接(jiē)近錐體時，始終會(hui)産生一個可預測(ce)的流态,保證儀表(biao)測量。
　　V錐一次元件(jian)的精度可以達到(dao)士0.5%。V錐一-次元件的(de)重複性高♌達0.1%。可以(yi)測量較低雷諾數(shù)範圍(Re≥8000)的流量。典型(xing)💃V錐流量計的量程(chéng)比🤩爲10:1。選擇合适的(de)參數時,可以達到(dao)更高的量程。
　　V錐一(yi)次元件的精度可(kě)以達到±0.5%。V錐一次元(yuán)件的重複性💯高達(da)0.1%。可❗以測量較低雷(léi)諾數範圍(Re≥8000)的流量(liang)。典型V錐流量計的(de)量程💞比爲10:1。選擇合(he)适的參數時,可以(yǐ)達到💁更高的量程(chéng)。
　　錐體的輪廓形狀(zhuang)将流體方向限制(zhì)爲朝向管道的内(nei)邊壁,不清潔的流(liu)體不會對錐體邊(biān)界層産生沖擊,并(bìng)且不易磨損邊緣(yuán)。其β值長期不變,流(liú)量計不需要重複(fú)🐅标定,具有長期🔞的(de)精度穩定性。
　　流體(ti)在流經節流件時(shí),會産生“一卡曼旋(xuan)渦”現象,在流🍓量穩(wen)㊙️定🛀🏻條件下,對差壓(ya)檢測産生幹擾而(er)形成“信号波動”。孔(kong)闆流量計🌍會在孔(kǒng)闆下遊處形成渦(wo)流,呈高幅低頻的(de)孔闆信号,影響流(liú)量計的讀數。而V錐(zhui)流量計的結構是(shi)邊壁逐漸收縮節(jiē)流，與錐體後部産(chǎn)🎯生的幹擾流大小(xiǎo)相同方向相反而(er)相互抵消，對信⭕号(hào)擾動很小，在🈲低壓(ya)流場也能夠呈現(xiàn)高頻低幅的壓力(lì)脈動，且噪聲小、信(xin)号穩定。
　　V錐流量計(ji)可以在低差壓力(lì)下正常運行，永久(jiǔ)壓力損失低。V錐👨‍❤️‍👨流(liú)量計的結構特點(dian)允許有很寬的比(bi)範圍。标準的比範(fàn)圍爲0.45.0.55.0.65.0.75和0.85。V錐流量計(ji)“掠過型”的設計理(li)念,會對流體中的(de)殘渣🌐、凝結物或顆(kē)粒形成吹掃沖刷(shua)作用,因此可以保(bao)持錐體長期清潔(jie)。
　　上述短渦流使V錐(zhuī)下遊的流體完全(quan)混合，在很多需🏒要(yao)即時和完全混合(he)的應用中,V錐常被(bei)用作靜态混合器(qì)。
2.2V錐流量計的局限(xian)性
　　V錐流量計檢測(cè)元件是錐體，流量(liàng)計的流出系數受(shou)錐角🏃🏻‍♂️大小、下💔遊取(qǔ)壓口位置、錐體最(zuì)大截面處軸向長(zhǎng)度🌂等參數的⚽直接(jie)影響，但是目前各(gè)個廠家尚未形成(cheng)統💰一規範,V錐流量(liàng)計仍需👉遵循逐台(tai)實流标定🔞的原則(zé)。但是标準節流裝(zhuāng)置(标準孔闆、标準(zhun)噴嘴和标準文丘(qiū)裏管)能夠達到國(guo)際标準ISO-5167,按照國際(jì)标準進行設計、制(zhi)造、安裝和使用。
　　錐(zhui)體的結構特點使(shi)得其無法滿足雙(shuāng)向流的流量測量(liàng)☂️要求。與标準節流(liu)裝置相比,V錐流量(liang)計用料更多，加工(gōng)工藝要求嚴格,逐(zhú)台标定費用高,使(shi)其售價🛀🏻較高。但綜(zōng)合考慮并權衡節(jie)流🈲裝置購買價及(ji)安裝費用、維護🚶‍♀️費(fèi)用、因壓♌損造成的(de)能量損失等因素(sù),V錐流量計的總體(ti)費用是更合理的(de)。
3.V錐流量計在FLNG裝置(zhì)上的應用優勢
　　陸(lu)上工廠擁有大量(liàng)空間,對儀表占地(di)要求不高,但⛱️是在(zai)㊙️空間❌擁📐擠的海上(shàng),需要盡可能地減(jian)少空間的🤩使用。FLNG裝(zhuang)置設計✉️緊湊,實際(jì)📱工作環境還涉及(jí)颠簸、腐蝕等諸多(duō)問題🐆，因此甲闆上(shàng)的生産裝置詳細(xi)設計與陸地同規(gui)模工廠的設計完(wán)✨全不同。V錐流量計(ji)隻🏃‍♀️需極短的直管(guan)段就能取得測量(liàng)值,其直管段要求(qiu)如下:
(1)氣體測量,雷(léi)諾數範圍(Re)>200000,V錐流量(liàng)計測量氣體的上(shang)遊和下遊的最小(xiao)直管長度見表1。若(ruò)≥0.65,表中的直管段長(zhǎng)度需要增加1D。
 
(2)液體(tǐ)測量,雷諾數範圍(wei)(Re)>200000,V錐流量計測量液(yè)體的上遊和下遊(yóu)的最小直管長度(dù)見表2。若≥0.65,表中的直(zhi)管段長度需要增(zēng)加1D.。
 
　　V錐流量計的使(shi)用流體非常廣泛(fan),低、高流速的流體(tǐ)均💃🏻可以測量;V錐流(liu)量計規格齊全，适(shi)用口徑DN15(1/2")~DN3000(120"),公稱壓力(lì)0~25001b,工作溫度-200~800℃;且安裝(zhuāng)方式靈活,可以選(xuǎn)擇管道法蘭式、直(zhi)接焊接式🔱、方管式(shi)安裝。V錐流量計在(zài)惠生海工爲Exmar以EPCIC模(mó)式總承包建㊙️設的(de)FLNG(設計液化能力約(yue)50萬t/a的LNG)中👉得到了成(cheng)功應用，在惠生海(hǎi)工的FLNG标準化項目(mu)(設計💯液化能力300萬(wàn)🌈t/a的LNG)也有選型應用(yòng)。
　　需要将液體和氣(qi)體流量計放在近(jìn)海平台、浮式生産(chan)儲油和卸油的船(chuan)、海底裝置這些場(chang)所時,具有自調節(jie)功能的V錐近海流(liú)量計所需要的運(yun)行直管段比其他(tā)流量計少70%，可以産(chǎn)生不動産和安裝(zhuang)成本乃面的巨大(da)👨‍❤️‍👨節省,節省的成本(běn)能⛷️夠超過儀表本(běn)身的成本。
4結語
　　V錐(zhuī)流量計具有精度(dù)高、自清潔功能、實(shi)用性強、運行穩定(dìng)可🛀靠、長💚期穩定性(xìng)好,方便了生産,滿(mǎn)足生産計量的需(xū)要。且.V錐流量計的(de)結構決定其不需(xū)要長的運行直🌈管(guan)段或者流量調節(jiē)儀表，安裝條件的(de)局限少，在空間緊(jin)缺的FLNG裝㊙️置上是流(liu)♍量測量儀表選型(xing)的㊙️重要參考因素(su)。

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