摘要(yao)： 孔闆(pan)流量(liang)計 自(zi)出現(xian)之日(ri)起就(jiu)作爲(wei)一種(zhong)重要(yao)的流(liu)量計(ji)被廣(guang)泛應(ying)用，而(er) 錐形(xing)流量(liang)計 作(zuo)爲一(yi)種新(xin)型流(liu)量計(ji)，也有(you)着其(qi)獨有(you)的特(te)點并(bing)越來(lai)越✊被(bei)廣泛(fan)應用(yong)，詳細(xi)介紹(shao)了這(zhe)兩種(zhong)流量(liang)計的(de)特😘點(dian)。
　　 差壓(ya)式流(liu)量計(ji) 作爲(wei)一種(zhong)流量(liang)測量(liang)儀表(biao)，具有(you)結構(gou)簡單(dan)，使用(yong)壽命(ming)長，适(shi)應🈲性(xing)⭕廣範(fan)等特(te)點，因(yin)此被(bei)廣泛(fan)應用(yong)于電(dian)力、化(hua)工、煤(mei)炭、冶(ye)㊙️金、鋼(gang)鐵等(deng)行業(ye)。據估(gu)計，差(cha)壓式(shi)流量(liang)計約(yue)占流(liu)量儀(yi)表的(de)60%~70%。錐形(xing)流量(liang)計作(zuo)爲20世(shi)紀80年(nian)代異(yi)軍突(tu)起的(de)新興(xing)力量(liang)，憑借(jie)着其(qi)獨特(te)的優(you)勢，逐(zhu)漸被(bei)市場(chang)🛀🏻所接(jie)納。
1原(yuan)理介(jie)紹
1.1綜(zong)述
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)（見圖(tu)1）是一(yi)種新(xin)型的(de)可測(ce)量各(ge)種雷(lei)諾數(shu)的📱高(gao)精✨度(du)流量(liang)計，滿(man)足各(ge)種介(jie)質的(de)應用(yong)條件(jian)要求(qiu)。其🚶操(cao)作✔️原(yuan)理同(tong)其他(ta)各類(lei)型的(de)差壓(ya)原理(li)相同(tong)，都是(shi)基于(yu)密封(feng)管道(dao)中的(de)能量(liang)守恒(heng)原理(li)。
　　錐形(xing)流量(liang)計在(zai)管道(dao)中心(xin)處懸(xuan)挂一(yi)錐形(xing)節流(liu)件，錐(zhui)形件(jian)阻🔞礙(ai)介質(zhi)的流(liu)動，重(zhong)塑流(liu)速曲(qu)線，在(zai)錐形(xing)件的(de)下遊(you)♊可立(li)即形(xing)成負(fu)壓區(qu)，管道(dao)上遊(you)的正(zheng)壓同(tong)經節(jie)流件(jian)節流(liu)後的(de)下遊(you)的負(fu)壓之(zhi)間有(you)一壓(ya)差，将(jiang)正、負(fu)壓用(yong)取壓(ya)口取(qu)出，正(zheng)壓口(kou)位于(yu)管道(dao)的上(shang)☔遊，負(fu)壓口(kou)位于(yu)錐體(ti)的末(mo)端，通(tong)過測(ce)量兩(liang)者之(zhi)間的(de)差壓(ya)，根據(ju)伯努(nu)力方(fang)程即(ji)可計(ji)算出(chu)管道(dao)🤞中的(de)流量(liang)。錐體(ti)位于(yu)管線(xian)中心(xin)💯，可對(dui)所測(ce)介質(zhi)的流(liu)速曲(qu)線進(jin)行優(you)化，因(yin)此測(ce)量精(jing)度高(gao)，對儀(yi)表上(shang)、下遊(you)的直(zhi)管💃段(duan)要求(qiu)低。
1.2操(cao)作原(yuan)理
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)是一(yi)種差(cha)壓型(xing)的流(liu)量儀(yi)表，迄(qi)今爲(wei)止，以(yi)差壓(ya)原理(li)設計(ji)的流(liu)量儀(yi)表已(yi)經有(you)一百(bai)多年(nian)的應(ying)用曆(li)史了(le)。差壓(ya)原理(li)就是(shi)基于(yu)密封(feng)管道(dao)中的(de)能量(liang)轉換(huan)原理(li)，也🔞就(jiu)是說(shuo)穩定(ding)流體(ti)、流量(liang)同管(guan)道中(zhong)介質(zhi)流速(su)的平(ping)方根(gen)成正(zheng)比。當(dang)壓力(li)降低(di)時，速(su)度會(hui)增加(jia)，當介(jie)質接(jie)近錐(zhui)體時(shi)，其壓(ya)力爲(wei)P1，在介(jie)質通(tong)過錐(zhui)體的(de)節流(liu)區時(shi)🛀🏻，速度(du)會增(zeng)加，壓(ya)力會(hui)降低(di)爲P2，P1和(he)P2都🤟通(tong)過錐(zhui)形流(liu)量計(ji)的取(qu)壓口(kou)引🍉到(dao)後接(jie)的差(cha)壓變(bian)送器(qi)上，流(liu)速發(fa)生變(bian)化時(shi)，錐形(xing)流量(liang)計的(de)兩個(ge)取壓(ya)口之(zhi)間的(de)差壓(ya)值😘會(hui)增大(da)或縮(suo)小。當(dang)流速(su)相同(tong)時，若(ruo)節流(liu)面❌積(ji)大，則(ze)産生(sheng)的差(cha)壓值(zhi)也大(da)。β值等(deng)于錐(zhui)體的(de)節流(liu)面積(ji)除以(yi)管道(dao)内徑(jing)的截(jie)面🏃‍♂️積(ji)(可換(huan)算成(cheng)兩者(zhe)之間(jian)的直(zhi)徑比(bi))。
1.3重塑(su)流速(su)曲線(xian)
　　錐形(xing)流量(liang)計在(zai)進行(hang)流量(liang)計算(suan)時所(suo)采用(yong)的計(ji)算公(gong)式同(tong)其他(ta)差壓(ya)型的(de)流量(liang)儀表(biao)相同(tong)，但節(jie)流件(jian)的結(jie)🔅構同(tong)其他(ta)儀表(biao)完全(quan)🈲不同(tong)☎️，是通(tong)過懸(xuan)挂在(zai)管線(xian)中心(xin)♈的錐(zhui)形體(ti)來實(shi)現的(de)。錐體(ti)可迫(po)㊙️使管(guan)道中(zhong)心的(de)介質(zhi)♌繞着(zhe)錐體(ti)流動(dong)，同其(qi)他傳(chuan)統類(lei)💘型的(de)差壓(ya)☂️型儀(yi)表相(xiang)比，這(zhe)樣有(you)很多(duo)優點(dian)。另外(wai)，如果(guo)介質(zhi)通過(guo)一個(ge)很長(zhang)的管(guan)道，而(er)且在(zai)管道(dao)中沒(mei)有受(shou)到任(ren)何阻(zu)礙和(he)幹擾(rao)，它的(de)流速(su)分布(bu)就很(hen)均勻(yun)💚。
　　通過(guo)管道(dao)直徑(jing)上的(de)介質(zhi)的流(liu)速每(mei)點都(dou)不相(xiang)同，靠(kao)近管(guan)壁的(de)流速(su)幾乎(hu)爲零(ling)，管道(dao)中心(xin)的流(liu)速最(zui)大，這(zhe)是管(guan)壁對(dui)介質(zhi)🔞産生(sheng)摩擦(ca)造成(cheng)的。由(you)于錐(zhui)體懸(xuan)挂在(zai)管線(xian)中心(xin)，它直(zhi)接同(tong)流體(ti)的高(gao)速區(qu)接觸(chu)，迫使(shi)高速(su)區的(de)流體(ti)與低(di)速區(qu)的流(liu)體相(xiang)混合(he)，從而(er)使流(liu)速均(jun)勻化(hua)，高速(su)區的(de)流體(ti)速度(du)降低(di)。這也(ye)是💰爲(wei)什麽(me)錐形(xing)流量(liang)計能(neng)夠測(ce)量低(di)流速(su)流體(ti)的主(zhu)要原(yuan)因。由(you)♌于其(qi)他類(lei)型的(de)差壓(ya)型💰流(liu)量計(ji)的節(jie)流元(yuan)🏃‍♂️件不(bu)與管(guan)道中(zhong)心處(chu)的高(gao)速介(jie)質相(xiang)接觸(chu)，在介(jie)質流(liu)速很(hen)㊙️低時(shi)，就可(ke)🥰能沒(mei)有差(cha)壓信(xin)号了(le)。
　　在一(yi)般工(gong)況下(xia)，流速(su)很難(nan)均勻(yun)分布(bu)。管道(dao)上的(de)任何(he)變化(hua)都可(ke)能對(dui)流體(ti)造成(cheng)影響(xiang)，如彎(wan)頭、閥(fa)門、縮(suo)徑、擴(kuo)徑、泵(beng)、三通(tong)等等(deng)，對其(qi)他儀(yi)表而(er)言，這(zhe)是一(yi)個很(hen)難解(jie)決的(de)問題(ti)，而錐(zhui)形流(liu)量🌐計(ji)的錐(zhui)體對(dui)上遊(you)流速(su)分布(bu)曲線(xian)重新(xin)進行(hang)塑造(zao)，使流(liu)速基(ji)本達(da)到理(li)想狀(zhuang)況。
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)可在(zai)極爲(wei)惡劣(lie)的情(qing)況下(xia)使流(liu)體分(fen)布均(jun)勻（如(ru)在緊(jin)⛹🏻‍♀️鄰儀(yi)表上(shang)遊有(you)單彎(wan)管、雙(shuang)彎管(guan)），以保(bao)證獲(huo)得較(jiao)高的(de)測量(liang)精度(du)。


2錐形(xing)流量(liang)計的(de)優點(dian)及與(yu)傳統(tong)孔闆(pan)流量(liang)計的(de)比較(jiao)
2.1精度(du)
錐形(xing)流量(liang)計精(jing)度高(gao)：精度(du)可達(da)到±0.5%。
孔(kong)闆流(liu)量計(ji)精度(du)低：精(jing)度基(ji)本在(zai)±3%以下(xia)。
2.2重複(fu)性
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)重複(fu)性好(hao)：優于(yu)±0.1%。由于(yu)錐體(ti)對流(liu)速的(de)整形(xing)，使流(liu)速達(da)到理(li)想狀(zhuang)态，幹(gan)擾源(yuan)少，因(yin)此重(zhong)複性(xing)好。
　　孔(kong)闆流(liu)量計(ji)依靠(kao)直管(guan)段對(dui)流體(ti)整形(xing)，直管(guan)段整(zheng)形隻(zhi)能達(da)到🌈較(jiao)爲接(jie)近流(liu)體完(wan)全理(li)想狀(zhuang)态，并(bing)且孔(kong)闆本(ben)身的(de)節流(liu)又破(po)壞流(liu)體理(li)想狀(zhuang)态，因(yin)此幹(gan)擾源(yuan)較多(duo)，重複(fu)🚩性差(cha)。
2.3安裝(zhuang)要求(qiu)
　　錐形(xing)流量(liang)計安(an)裝要(yao)求低(di)：前0D~3D、後(hou)0D~1D。無論(lun)是泵(beng)、壓縮(suo)機、閥(fa)門或(huo)者彎(wan)管（一(yi)個單(dan)彎管(guan)或兩(liang)個不(bu)在一(yi)個平(ping)面上(shang)的雙(shuang)彎管(guan)），對測(ce)量精(jing)度基(ji)本都(dou)沒有(you)影響(xiang)。
　　孔闆(pan)流量(liang)計安(an)裝要(yao)求高(gao)：一般(ban)前10D、後(hou)5D。複雜(za)工況(kuang)還要(yao)加大(da)到前(qian)20D、後5D。
2.4長(zhang)期穩(wen)定性(xing)
　　錐形(xing)流量(liang)計長(zhang)期穩(wen)定性(xing)好：流(liu)體流(liu)經圓(yuan)錐體(ti)無突(tu)然波(bo)動💋，而(er)是沿(yan)着錐(zhui)形體(ti)形成(cheng)一個(ge)邊界(jie)層，并(bing)引導(dao)流體(ti)離開(kai)錐體(ti)🔴的後(hou)角。所(suo)以，錐(zhui)體夾(jia)角不(bu)受不(bu)清潔(jie)流體(ti)的磨(mo)損，β值(zhi)可長(zhang)期不(bu)變，并(bing)㊙️保證(zheng)長期(qi)正确(que)測量(liang)。
　　孔闆(pan)流量(liang)計長(zhang)期穩(wen)定性(xing)差：由(you)于流(liu)體流(liu)經孔(kong)闆銳(rui)利緣(yuan)口，截(jie)流🔴産(chan)生高(gao)速摩(mo)擦，引(yin)起孔(kong)闆口(kou)磨損(sun)，髒污(wu)改變(bian)孔闆(pan)口大(da)小，使(shi)🍓β值發(fa)🐆生變(bian)化，不(bu)能保(bao)持長(zhang)期正(zheng)确測(ce)量。
2.5信(xin)号穩(wen)定性(xing)
　　錐形(xing)流量(liang)計信(xin)号穩(wen)定：“信(xin)号波(bo)動”是(shi)孔闆(pan)的1/10。流(liu)體流(liu)經流(liu)量計(ji)形成(cheng)非常(chang)短的(de)渦流(liu)，這些(xie)渦流(liu)使流(liu)量計(ji)🐅産生(sheng)💯高頻(pin)🌏低幅(fu)✍️信号(hao)，并且(qie)⭕信号(hao)在錐(zhui)體尾(wei)部流(liu)向中(zhong)央，相(xiang)互抵(di)消，因(yin)♉此幹(gan)擾小(xiao)。
　　孔闆(pan)流量(liang)計信(xin)号不(bu)穩定(ding)：流體(ti)流經(jing)平面(mian)後産(chan)生的(de)渦㊙️流(liu)較長(zhang)，這些(xie)長渦(wo)流使(shi)孔闆(pan)産生(sheng)低頻(pin)大幅(fu)度的(de)🙇🏻信号(hao)，信号(hao)幹擾(rao)大，會(hui)嚴重(zhong)幹擾(rao)差壓(ya)讀數(shu)的正(zheng)确率(lü)。
2.6壓損(sun)和量(liang)程
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)的壓(ya)損低(di)而量(liang)程寬(kuan)：通常(chang)量程(cheng)比爲(wei)15∶1~50∶1。這是(shi)因爲(wei)❤️錐體(ti)的流(liu)線型(xing)設計(ji)，使壓(ya)損大(da)大減(jian)小，最(zui)小可(ke)至✍️0.06kPa。在(zai)所有(you)的差(cha)壓💯流(liu)量計(ji)中，隻(zhi)有錐(zhui)形流(liu)量計(ji)的壓(ya)損與(yu)文丘(qiu)裏接(jie)近。由(you)🌂于沒(mei)有銳(rui)利的(de)🌈邊緣(yuan)口,錐(zhui)形流(liu)量計(ji)引起(qi)的永(yong)久性(xing)壓力(li)損失(shi)恒定(ding)且要(yao)比孔(kong)闆小(xiao)。同時(shi)，極其(qi)穩定(ding)的信(xin)号使(shi)差壓(ya)的量(liang)程下(xia)限遠(yuan)比㊙️一(yi)般差(cha)壓流(liu)量計(ji)低，因(yin)此量(liang)程得(de)以向(xiang)下限(xian)擴展(zhan)，雷諾(nuo)數低(di)至8000仍(reng)可保(bao)🔱持信(xin)号線(xian)性。如(ru)果采(cai)用曲(qu)線修(xiu)正，在(zai)更低(di)的雷(lei)諾數(shu)條件(jian)下，仍(reng)然可(ke)測量(liang)并可(ke)保證(zheng)較好(hao)的重(zhong)複🛀🏻性(xing)。
　　孔闆(pan)流量(liang)計壓(ya)損大(da)、量程(cheng)小：通(tong)常量(liang)程比(bi)爲3∶1~5∶1。這(zhe)是由(you)于📧平(ping)面阻(zu)擋，加(jia)上銳(rui)利的(de)邊緣(yuan)口，因(yin)此壓(ya)損大(da)，導緻(zhi)了小(xiao)信号(hao)波動(dong)大、幹(gan)🚶‍♀️擾大(da)👈，小量(liang)程無(wu)法測(ce)量。
2.7β值(zhi)範圍(wei)和差(cha)壓
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)的β值(zhi)範圍(wei)寬：錐(zhui)形流(liu)量計(ji)獨特(te)的幾(ji)何形(xing)狀允(yun)許有(you)廣泛(fan)的β值(zhi)範圍(wei)。标準(zhun)的β值(zhi)爲0.450，0.550，0.650，0.750和(he)0.850，并可(ke)特定(ding)β值，以(yi)保證(zheng)特定(ding)的差(cha)壓輸(shu)出且(qie)有較(jiao)大的(de)差壓(ya)信号(hao)，滿标(biao)尺差(cha)壓信(xin)号從(cong)0.1kPa到幾(ji)十kPa，保(bao)證了(le)❗測量(liang)的正(zheng)确率(lü)。
2.8管線(xian)範圍(wei)和形(xing)式
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)管線(xian)範圍(wei)寬：錐(zhui)形流(liu)量計(ji)有兩(liang)種基(ji)本型(xing)式🥵，即(ji)管道(dao)型和(he)插入(ru)型。其(qi)中管(guan)道式(shi)錐形(xing)流量(liang)計🏃‍♂️從(cong)1/2”到60”，而(er)插💋入(ru)式錐(zhui)形流(liu)量計(ji)從6”到(dao)72”。
2.9髒污(wu)的影(ying)響和(he)維護(hu)
　　錐形(xing)流量(liang)計無(wu)停滞(zhi)區，長(zhang)期免(mian)維護(hu)：錐形(xing)流線(xian)型徹(che)底🚶吹(chui)掃式(shi)設計(ji)避免(mian)了流(liu)體中(zhong)的殘(can)渣、凝(ning)結物(wu)或顆(ke)粒的(de)滞留(liu)，可以(yi)保持(chi)錐體(ti)長期(qi)清潔(jie)。由于(yu)錐體(ti)對流(liu)📐體整(zheng)形🎯，加(jia)速了(le)管壁(bi)流體(ti)的流(liu)速，減(jian)少了(le)正取(qu)壓口(kou)的髒(zang)污停(ting)留，倒(dao)角的(de)🏃🏻‍♂️設計(ji)，使流(liu)體流(liu)經錐(zhui)體後(hou)加速(su)離去(qu)，負取(qu)壓孔(kong)不會(hui)污損(sun)。所以(yi)，在較(jiao)長的(de)時間(jian)内（2年(nian)~3年）無(wu)需維(wei)護清(qing)洗，可(ke)以保(bao)證正(zheng)确測(ce)量。
　　實(shi)踐證(zheng)明，錐(zhui)形流(liu)量計(ji)在焦(jiao)爐煤(mei)氣、渣(zha)油等(deng)特别(bie)髒污(wu)介質(zhi)🔞的♍測(ce)👨‍❤️‍👨量中(zhong)均能(neng)成功(gong)使用(yong)，并已(yi)在鋼(gang)廠焦(jiao)爐煤(mei)氣流(liu)量測(ce)量中(zhong)得到(dao)廣泛(fan)使用(yong)。
　　孔闆(pan)流量(liang)計由(you)于是(shi)平面(mian)阻擋(dang)，髒污(wu)容易(yi)堆積(ji)，一般(ban)需3個(ge)月清(qing)🐉洗♋一(yi)次，才(cai)能較(jiao)好地(di)保證(zheng)其精(jing)度。
2.10可(ke)測高(gao)溫、高(gao)壓介(jie)質
　　錐(zhui)形流(liu)量計(ji)針對(dui)不同(tong)的溫(wen)度和(he)壓力(li)，采用(yong)不同(tong)的材(cai)👄質，工(gong)作溫(wen)✉️度最(zui)高可(ke)達700℃，而(er)最大(da)壓力(li)可達(da)30Mpa。
2.11氣液(ye)兩相(xiang)介質(zhi)（濕氣(qi)）
　　對濕(shi)氣（氣(qi)體中(zhong)含有(you)水分(fen)）的流(liu)體測(ce)量始(shi)終是(shi)流量(liang)測量(liang)⭐中的(de)一個(ge)難點(dian)。而錐(zhui)形流(liu)量計(ji)采用(yong)獨特(te)的錐(zhui)📞體設(she)💋計，使(shi)氣體(ti)中所(suo)含有(you)的大(da)部分(fen)水份(fen)沿錐(zhui)體從(cong)管道(dao)中🈚央(yang)溫度(du)🌈較高(gao)的地(di)方向(xiang)周圍(wei)溫度(du)較低(di)的地(di)🌈方快(kuai)速移(yi)動，從(cong)而産(chan)生凝(ning)露，沿(yan)錐體(ti)向管(guan)道底(di)部下(xia)👣滴，由(you)于錐(zhui)體對(dui)流體(ti)整形(xing)，加速(su)了管(guan)壁流(liu)體的(de)流速(su)，水份(fen)也快(kuai)速通(tong)過，不(bu)會在(zai)取壓(ya)口産(chan)生大(da)量凝(ning)露。所(suo)以，氣(qi)體含(han)有少(shao)量水(shui)份，對(dui)流量(liang)計取(qu)壓口(kou)産生(sheng)的幹(gan)擾信(xin)号少(shao)，提高(gao)了測(ce)㊙️量正(zheng)确率(lü)。但是(shi)氣體(ti)中含(han)水不(bu)超過(guo)5%爲好(hao)‼️，最多(duo)應不(bu)超☔過(guo)10%。
　　孔闆(pan)流量(liang)計對(dui)流體(ti)阻擋(dang)式設(she)計，在(zai)孔闆(pan)中央(yang)産生(sheng)滴🌐露(lu)，同時(shi)管壁(bi)流體(ti)受到(dao)阻擋(dang)，流速(su)減慢(man)，正取(qu)壓口(kou)附近(jin)産生(sheng)🤟的凝(ning)露會(hui)影響(xiang)取壓(ya)信号(hao)；流體(ti)流經(jing)孔闆(pan)後産(chan)生的(de)渦流(liu)，向管(guan)壁作(zuo)波動(dong)性發(fa)散，影(ying)響負(fu)取壓(ya)口取(qu)壓信(xin)号。因(yin)此，濕(shi)氣對(dui)孔闆(pan)的測(ce)量精(jing)度會(hui)産生(sheng)較大(da)的負(fu)面影(ying)響，從(cong)而影(ying)響測(ce)量。故(gu)而，孔(kong)闆及(ji)其他(ta)方式(shi)測量(liang)濕🌈氣(qi)往往(wang)難以(yi)達到(dao)預期(qi)的效(xiao)果。
綜(zong)上所(suo)述，在(zai)可預(yu)見的(de)将來(lai)，錐形(xing)流量(liang)計必(bi)将發(fa)揮越(yue)來越(yue)重要(yao)的作(zuo)用。

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