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極具推廣價值的V錐型流量計
Updated:2019-5-8 11:36:27 Browse:1933 Close window Print this page
 [導讀] V錐型流量計無直管段要求,精度高、重復性好,量程比寬、壓損低,耐臟污、不易堵,長期穩定性好,可測高溫高壓介質和復雜工況介質,是最先進的差壓式流量計,極具推廣價值。
 
      1 引言
 
      在流量儀表中,差壓式、漩渦式、電磁感應式、容積式、熱傳導式、超聲波式、流體振動式、葉輪式、沖靶式等各有所長,各有所短,每種流量計都在特定的應用工況中有其對應的市場。從使用數量統計來看,市場上差壓式流量計占了絕對份額,如孔板、文丘里、均速管等。最近幾年,一種新型差壓流量計正悄然興起,就是KV錐型流量計。它以先進的原理、獨特的結構和卓越的性能,給直接用戶和推廣商都留下了深刻的印象,擁有極其廣闊的市場潛力。
 
       2 KV錐型流量計原理
 
       KV錐形流量計是一種新型的高精度差壓式流量計,它與孔板相反,通過在密閉管道中心線懸掛一個特制的流線型錐體來進行中央節流,用上游管壁和錐體尾部測量的差壓來計算流量,俗稱錐形流量計。
 
      錐形流量計與其他差壓式流量計一樣,都是基于密閉管道中能量轉換的伯努利定理進行測量,即對1KV錐型流量計理想流體,介質的流速與差壓的平方根成正比。
 
      如圖2所示,當介質以一定的速度迎著錐尖方向流過時,由于錐體的節流作用,會使錐體下游立即形成低壓區,通過錐體上游管壁取高壓PH,管壁與錐體尾部連通的空心管取低壓PL,送到差壓變送器,可測出差壓值ΔP。根據伯努利方程,可計算出流體的流速,再乘以管道截面積S和儀表系數K,就可計算出體積流量Q。
 
 
 
      
 
       KV錐形流量計同傳統差壓式流量計一樣,由三閥組、引壓管、差壓變送器、流量計算機組成標準體積流量測量系統。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。
 
       KV錐型流量計分為:KVS(管道式平焊法蘭型)、KVW (管道式對焊法蘭型)、KVF(法蘭取壓型)、KVH(對夾型)、KVC(長輸管線型)、KVI(插入型)、KVT(貿易計量型)、KVR(一體化型)8個系列11個品種,上千種規格。可測量各種工況條件下的氣態、液態、蒸汽介質的流量。
 
       3 KV錐型流量計獨特性能
 
       3.1 無直管段要求
 
      雖然所有的差壓式流量儀表都是依據伯努利定理測量,但伯努利定理有一個基本要求,即被測量的流體必須為理想流體,許多傳統差壓式流量計(如孔板、文丘里、噴嘴等)的節流方式無法直接形成理想流體。為了盡量滿足伯努利定理要求,不得不安裝很長的前、后直管段(15~40D),將不規則的流場整流成近似理想流體。
 
      如圖3所示,錐形流量計采用獨特的中心流線形節流結構設計,巧妙地解決了長直管段整流的問題。中心懸掛的流線型錐體能重塑流速曲線,在緊靠錐體上游和下游較窄的區域內(前0~3D、后0~1D),將流速不規則的流體直接整流成理想流體,可充分滿足伯努利定理的要求,獲得很高的測量精度和重復性,不需要直管段整流。
 
       3.2 測量精度高、重復性好
 
       KV錐形流量計正壓孔取在錐體上游的管壁上,取壓位置選在理想流體的等速區域,符合伯努利定理,正壓信號穩定;負壓孔位于錐體尾部中心,正好落在下游壓力最小的區域,由于錐體中心對稱的結構,使得錐尾中心區域流場呈現相對靜態,流體節流后在負壓區只出現高頻低幅的小漩渦,使得負壓信號波動很小,輸出差壓信號非常穩定,測量精度優于士0.5%,重復性為士0.1%。
 
       KVT為高精度的貿易計量型一體化錐型流量計,通過特殊精密加工,系統精度可達士0.3%,有國家級的法定鑒定和標定證書,可適合大部分貿易交接場合,成為一種價廉、可靠的質量流量計,尤其是DN250以上的貿易交接場合,可為用戶節省大量投資。此品種一推出,即受到用戶歡迎。
 
       3.3 量程比寬、壓損低
 
       KV錐形流量計正常情況下量程比可達15:1,流速高時,選擇合適的參數可以做到30:1。流線錐形節流體使得在同樣的β值下,永久壓力損失約為孔板的1/10,接近文丘里管流量計。
 
       3.4 耐臟污、不易堵
 
       KV錐形流量計另一大特點是自吹掃式結構設計,無滯留死區。介質流過錐體時會加速,不斷沖刷正壓取壓孔、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,臟污雜質進不去,因此錐形流量計可用于各種含雜質、易結晶的臟污介質,如焦爐煤氣、高爐煤氣等,長期使用不易堵。
 
       KVF為法蘭取壓型錐形流量計。
 
      采用密封截流錐體加雙法蘭取壓,可用于測量粘度高、含雜質、易結垢的特殊臟污介質,如渣油、原油、回煉油、蠟油、水煤漿、含焦油及粉塵的焦爐煤氣等,它既吸取了楔式流量計不堵的優點,又將錐型流量計的高精度、無直管段要求和流場高穩定性的優點結合起來,通過修正,雷諾數可向下拓展到1000左右,是一種非常理想的測量高粘稠介質流量的產品。
 
       3.5 長期穩定性好
 
       KV錐形流量計獨特的流線型錐體節流時具有“流線體邊界層效應”,使臟污流體不會磨損節流緣,其β值可保證長期不變,整個儀表無可動部件,因此無需重復標定,具有長期穩定性。
 
       3.6 可測高溫高壓介質
 
       KV錐形流量計與孔板一樣,工作溫度壓力取決于管道和法蘭的材料和等級,常規設計溫度可達850℃.設計壓力42.0MPa。
 
       3.7 可測復雜工況介質
 
      由于特殊的節流體構造,KV錐形流量計可測氣液兩相介質(如濕氣)、多相水流、振動水流、電磁干擾介質、各種混合氣體等。
 
       4 KV錐型流量計的應用
 
       KV錐形流量計測量范圍極廣,可測各種氣體、液體、蒸汽和氣、液兩相介質。流體的條件可以從深低溫到超臨界狀態,過程溫度可達850℃,設計壓力為42.0MPa,雷諾數從8000到500萬,錐形節流體所產生的滿刻度差壓信號從最低小于0.1kPa到幾十kPa。
 
      錐形流量計在80年代起源于美國,已經在全世界有了l0多萬臺的應用,用戶遍布石油、化工、油田、天然氣、長輸管網、熱力管網、冶金、電力、水處理、環保、制藥、造紙、食品、飲料、半導體、海上石油平臺、航空航天等行業。錐型流量計進人中國市場8年,由于價格和技術標準等原因,在中國沒有大量使用。2003年起,隨著外資在國內投人專門生產、開發KV錐型流量計,且將國外技術、標準與中國技術、標準成功對接,成本將大大下降,可望掀起中國使用錐型流量計的高潮。
 
      (1)案例1:某煉油廠重油催化改造,有許多原油、回煉油漿、循環油漿測量點,原來用的是靶式,半年后誤差很大,效果不好。準備用楔式流量計,又擔心精度不夠和出現流場脈動、信號不穩定現象。經設計院推薦,選用肯威斯KVF法蘭取壓錐型流量計l7臺,投用后效果很好。
 
      (2)案例2:某石化氯堿廠,H:氣體貿易交接計量方面,由于工藝上的特殊條件:低壓力、低密度、量程比較大、口徑較大(P:0.06MPa,P:0.12kg/m3,H/L:10:1,DN:150)的特點,且下限雷諾數低于正常界限值,多年來一直無可靠的計量手段。后選用肯威斯KVT錐型流量計,加上溫、壓補償,經實際使用,儀表的示值與工藝計算的理論值基本吻合,又有技術監督部門的鑒定,從而解決了多年的難題。
 
      (3)案例3:焦爐煤氣測量,是錐型流量計的應用經典。由于焦爐煤氣含較多雜質、易結垢,磨損孔板邊緣,造成β比值的改變以及差壓測量取壓孔的堵塞,采用錐型流量計后,徹底解決了這個難題。寶鋼冷軋2030設備1999年使用了8臺錐型流量計,是國內較早的焦爐煤氣測量成功應用,成為免維護的儀表之一。目前用錐型流量計測焦爐煤氣已經被國內行業基本接受,累計使用超過千臺。
 
      (4)案例4:某污水處理廠,有一DN800的水管,從地面到3樓,管線長5m左右,雖然電磁、渦街、孔板都可以測水,但顯然直管段無法滿足測量要求,而錐型流量計在此工況下顯示出不要直管段的優勢,使用后測量穩定,精度較高,被用戶作為一個優秀方案推廣到其他廠。
 
       4 結束語
 
       由此可見,KV錐型流量計無論從原理、獨特結構、應用實例和價位來看,都是很不錯的產品,有著廣闊的市場前景和普及推廣的價值。它們已陸續進人中國市場,可以預計,隨著市場推廣的深人,國內用戶大量消費這種KV錐型流量計將成為現實
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