V型 内锥式流量（VNZ流量计）(二)

>>>V型 内锥式流量（VNZ流量计）（一） 5. VNZ流量计的主要性能指标与特点: 5.1 在精密测量管中的内锥的标准等效直径比 βV=0.45， 0.55， 0.65， 0.75和0.85 5.2 在各种阻流件的下游安装VNZ流量计时,所要求的直管段都大大缩短,一般上游要求有0至3D的直管段(当流量计安装在阀门的下游时,要求3D);下游要求有0至1D的直管段。 例如：经测试将 VNZ流量计安装在单弯头之后，在0至20D的距离内，流出系数C的变化全部在±0.5%以内,如图10(a)所示; 将VNZ流量计安装在不在同一平面的双弯头后,在0至100D的距离内, 流出系数C变化全部在±1%以内,如图10(b)所示； 5.3 在绝大多数的使用场所,VNZ流量计的测量精确度达±0.5%； 5.4 重复性为±0.1%； 5.5 典型的范围度(量程比)为15:1； 5.6 最小雷诺数为8000,对于雷诺数低于8000的场所,要采用一个 拟合的关系式； 5.7沿测量管的内壁由被测流体自行实现完全的自清扫,所以可以自行消除液中的含气或气中的含液以及气或液中所含的固体颗粒,将它们吹向下游,始终确保无污物在流量计中沉积或堆积； 5.8采用标准化的圆锥尺寸,可以减小压损并增大流量测量范围； 图注：图中的βv.cone即等效直径比βV 5.9测量管中的设计压力可达4Mpa或6Mpa。 5.10工作温度可达到370℃或更高（如640℃） 5.11在V形锥的下游能更好的实现流体的混合,它是一个良好的混合器。 6. VNZ流量计的优缺点 6.1优点 6.1.1准确度优于实测流量的±0.5%,根据最新报导[15],在CEESI的依阿华(IOWA)的天然气大流量测试装置上曾对一批口径从457mm至711mm的VNZ流量计进行了测试，其不确定度从±0.118%到±0.203%不等,对两个相同口径(660mm)的VNZ流量计测试后，所有测试点的总离散度在±0.55%以内。该不确定度水平可与其他各种气体流量计相比； 6.1.2这种流量计的量程比:典型值为15:1,至少可有10:1的量程比； 6.1.3重复性优于±0.1%； 6.1.4安装时所要求直管段很短,上游要求0至3D,下游要求0至1D；不需要在VNZ流量计的上游安装流动调整器； 6.1.5流量计结构设计是流体扫过型结构，不可能截留流体中任何夹带的气，液或固相污物,非常适用于脏污流体的流量测量，如焦炉煤气，湿气体等； 6.1.6专用特殊设计的内锥体可以减弱被测压力（差压）场中脉动（振荡）的幅值，从而减小差压信号中的噪声； 6.1.7无可动部件； 6.1.8当流体流经具有特殊廓形的内锥体时,会在其周边形成边界层并疏导流体离开锥体尾部的边缘,从而减少它被磨损的可能性； 6.1.9由于压损小,适用于低静压流体的流量测量的使用场合,如烟道气； 6.2缺点： 6.2.1当要求VNZ流量计具有优于±0.5%的精确度，对每一台流量计都要求在尽可能接近使用条件的校准装置上对它进行实流校准，即标定它的流出系数C； 6.2.2 VNZ流量计尚未达到标准化的程度； 6.2.3由于结构上原因,无法用一台VNZ流量计适应双向流的流量测量要求。 图例：○—设计首选； ◎ —在一定条件下可用（向厂家咨询）； √—通常可用； ╳—不适用。 7.典型产品剖析: 7.1从速度分布,流动调整及直管段要求作横向剖析. 为了获得好的速度分布并且将旋转二次流(涡流)从被测流体中消除,并且为了尽可能的缩短流量计上下游的直管段,大多数的流量计,如节流差压式、超声、涡轮或涡街流量计都要求在其上游安装流动调整器。现根据最新公布的ISO标准(或标准草案)以及我国相应的国标分别对几种主要流量进行剖析并与VNZ流量计作对比. 7.1.1传统的节流差压式流量计: ISO5167的修订已有10多年的历史,2003年3月国际标准化组织终于正式公布了新修订的ISO5167新标准.这个ISO5167新标准所修改的主要内容有:[7.8] 7.1.1.1根据大量数据回归的R/G公式取代了原来的Stolz公式；（参，见ISO5167-2:2003[E]，5.3.2.1节，流出系数C）； 7.1.1.2在没有流动调整器的条件下，对孔板(或文丘利管)与一些上游阻流件之间所要求的最小直管段提出了全新的及更长的要求，详见ISO5167-2:2003(E)，表3，P.16以及本册的表1、表2及表3。 7.1.1.3如在孔板上游安装流动调整器，则可以适当缩短孔板上游直管段，详见ISO5167-2:2003(E)，表4，P.23； 7.1.1.4 采用新公式来计算孔板的可膨胀性系数（具体请参见ISO5167-2:2003(E)，5.3.2-2节） 7.1.1.5修订了关于孔板的不同轴度，不平面度及孔板上游管道粗糙度的限制要求。 与修订前ISO-5167相比较，以上5条都是有实质性变化的内容,其中最主要的一条变化就是对孔板等节流装置的上游最小直管段提出了全新的和加长的要求.现仅举一个实例来说明ISO5167新旧标准的变化：如果将一个β值为0.6的孔板安装在单个90°弯头之后，那么按旧标准要求的上游最小直管段L1 =18D。新标准则要求L1=42D，新旧标准所要求最小直管段的差值△L1=+24D，现在ISO5167-2：2003（E）新标准已正式公布，原有的按老标准所设计选定的L1 ，由于太短（仅18D），该孔板流量计已不符合新标准的要求，在此种情况下唯一补救的办法就是按新标准4的要求，在该β=0.6的孔板的上游13D处安装一个19根管束的流动调整器，安装工作包括切开线，焊接法兰，装入流动调整器，清洗，吹扫，打压，耐压测试与试漏等一系列的工作。如果孔板很多，很明显工作量则相当巨大。 目前已研制出多种新型流动调整器，利用它们有助于在传统节流 差压式流量计入口处保持一个较好的速度分布,然而一般说来VNZ流量计则不需要任何流动调整器械.VNZ流量计本身能(修正)矫正已畸变的速度分布.这主要是由于流体与内锥的相互作用,测试结果证明:V形内锥有整流作用,它不但能改善速度分布还能在很大程度上消除旋涡二次流,详见图11(a)和图11(b)[9] 畸变的速度分布 由内锥造成的新的速度分布 由于VNZ流量计并不受速度分布的影响,因此可将这种VNZ流量计安装在一个普通差压式流量计无法适用的很短的直管上或很 小的安装地点内.由于减少了上下游直管段及流动调整器,安装空间及占地面积都大大减少,因此可以使原始投资大大削简. 一个VNZ流量计的典型安装图如图12所示.请注意VNZ流量计所要求的上游直管为0至3D,而其下游所要求的直管段为0至1D。 7.1.2 多声道气体超声流量计(USM) 在现行的我国国标GB/T18604-2001[11]及AGA9号报告[12]中推荐的上游最小直管段长度l1为10D,下游最小直管长度l2 为5D 。 在关于气体超声流量计的ISO国标标准(草案)ISO/WD17089[10]中已不再推荐l1 和l2 ,其原因是:由于超声流量计的类型,其上游的管道配置和流动调整器在具体情况下变化很大,因此要想对超声流量计上游的直管段实现标准化实际上是不可能的。为克服安装条件的影响,为减小由于上游管道配置所带来的误差,可以采用以下三种方法: (1) 增加超声流量计上下游的直管段长度; (2) 使用流动调整器;并认定流动调整器是USM不可分的一部份。 (3) 在尽可能接近(类似)实际工作条件的条件下进行实流校准因此各个厂家所宣布的推荐的上下游直管段都不相同,例如:Daniel(丹尼尔)公司公布(1)在没有流动调整器的条件下,SeniorSonic所要求的上游直管段长度L1至少是 20D, L2至少是 5D;(2)当采用CPA50E和丹尼尔的Profiler流动调整器(FC)时,流量计上游L1=10D处应安装FC,在FC之前(上游)应还有5D的直管段 ;(3)当采用GFC VAS流动调整器时,在l1 =10D处安装流动调整器,该流动调整器占5D管长,在它的上游至少还有5D的直管段。 Instromet (英斯卓美)公司则宣布:对于该公司的Q.Sonic-4c,超声流量计表体长度为3D(或4D)；在流量计表体前3D处安装改进型的Spearman厚板式流动调整器（FS-3），在FS-3的上游需要有2D的直管。即l1 总长为5D，下游l2 为2D。这是USM至今最短的上下游直管段要求。然而，如前所述，VNZ流量计所要求的上游最小直管段长度l1 是0至3D；下游最小直管段长度l2 是0至1D，而且不需任何流动调整器，这是任何一种气体超声流量计都不能够与之相比的。 7.1.3气体涡轮流量计 由于涡轮流量计与超声流量计一样同属于速度式流量计，因此气体涡轮流量计的性能也同样受速度分布及旋涡二次流的影响。关于气体涡轮流量计的国际标准ISO9951:1993(E)规定：在高水平干扰及低水平干扰的下游2D处安装气体涡轮流量计，该流量计上、下游的直管段都是2D。受高（或低）水平干扰的影响、气体涡轮流量计的附加误差应不大于±0.3％（被测流量值的±0.3％）。因此在气体涡轮流量计的上游应安装流动调整器。 为了使气体涡轮流量计具