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