爱华网V—CONE流量计是一种新型的差压流量计，引入我国后被称为锥形流量计。由于V—CONE流量计的独特设计，扩大了流量测量范围，提高了测量精度，并避免了传统差压型流量仪表的一些局限性，因此在工业流量测量中得到了广泛应用。在此对锥形流量计的原理以及在重油催化装置的成功应用作一介绍。 1.锥形流量计的工作原理 锥形流量计也是一种差压型的流量计。差压型的流量计是基于密封管道中的能量转换原理，也就是说对于稳定流体，管道压力与管道中的介质流速的平方根成反比：速度增加，压力会下降。当介质接近锥体时，其压力为P1,在介质通过锥体的节流区时，速度会增加，压力会降为P2，如图1所示，P1和P2都通过锥形流量计的取压口引到差压变送器上，流速发生变化时，锥形流量计的两个取压口之间的差压值会增大或减小。当流速相同时，若节流面积大，则产生的差压值也大。 对于液体该流量计的计算公式如下： 2、锥形流量计的结构特点 重塑流速曲线是锥形流量计的最大特点。锥形流量计在进行流量计算时所采用的计算公式同其他差压型的流量计相同，但节流元件的结构同其他仪表完全不同，可以参考图1。它是通过悬挂在管线中心的锥体来实现的。锥体可迫使管道中心的介质绕着锥体流动，从而改变了管道中心的流速曲线。 锥体的外形是通过多年的连续试验、评估和改进后得出的，是此类流量计的最佳外形。能在不同的工况中使用。我们可以借助管道流速曲线来理解锥形流量计的性能。如果介质通过一个很长的管道，而且在管道中没有受到任何阻碍和干扰，那它的流速分布是很均匀的。靠近管壁的流速几乎为零，而管道中心的流速将达到最大值。如图2。但我们将锥体悬挂在管道中心时，锥体将直接同流体的高速区接触，迫使高速区的流体同接近管壁低速区的流体相混合从而使流速均匀化，这样测出的流体流速更加准确，而其他中心开孔的差压流量计就没有这种作用。所以即使流速降低，锥形流量计仍然能使流体与管道中心的最高流速连续相互作用而产生正确的差压。 所有得差压仪表都是基于理想的流体状态，然而在实际工况中，流速的分布很难均匀，很多情况都会造成流体分布不均匀。管道上的任何变化都可能对流体造成影响：如弯头、阀门、缩径、扩径、泵、三通等等都会对流场造成破坏。因而一般流量计要在扰动的流场中工作需要加装扰流器，而锥形流量计就不需要，它利用锥体的形状和位置对流速分布曲线进行塑造，经过锥体“整流”后的流体分布均匀且平坦和对称，可保证仪表在恶劣的条件下获得较高的测量精度。 由于锥形流量计独特的结构设计，和其他流量计相比在以一下几方面具有很大的优势。 精度高 锥形流量计的精度为测量值的0.5%。 重复性好 锥形流量计的重复性好，优于0.1%。 量程比 锥形流量计的量程比为10：1 安装要求低 由于锥形流量计可以改变流体流速曲线，因此该流量计对上下游直管段的要求小。一般情况下上游直管段：0-3D；下游直管段：0-1 D 长期稳定性好 锥体的外形设计保证流体在流经锥体时是一种渐变的过程，无突变，流体经过锥体后到达锥体边缘，因此锥体边缘不会经常性地受到不洁流体的磨损，β只可保持不变，仪表可长期使用而无需重新标定。 信号稳定 所有的差压型仪表都会有“信号波动”，也就是说即使流体非常稳定，通过一次节流元件产生的信号也会有信号波动。对孔板而言，在节流件后形成的漩涡较长，这些长的漩涡会产生高幅、低频波动信号，这些信号会对差压表的读数造成干扰。而锥形流量计会在下游形成小旋涡，这些小旋涡会产生低幅、高频波动信号，因此锥形流量计上叠加的是一个高频信号，锥形流量计产生的信号同孔板产生的信号对照见图4 低压损宽量程 由于液体变化平稳，没有形成突变表面，因此锥形流量计的永久压力损失比孔板低，另外由于锥形流量计信号稳定，可以产生较低的稳定差压信号，这样锥形流量计的量程下限远比一般差压流量计的低，因此量程得以向下扩展，通常量程比为10：1，雷诺数低至8000仍可以保持信号的线性。如采用曲线修正，在更低的雷诺数条件下仍可测量并保证较好的重复性。 β值范围宽 锥形流量计独特的几何形状允许有广泛的β值范围。标准的β值为0.450,0.550,0.650,0.750和0.850，并可特定β值以保证用户特定的差压输出。 无滞留死区 锥体的这种“吹扫式”设计不存在死区，因此避免了流体中的残渣、凝结物或颗粒的滞留。 多种结构模式 锥形流量计主要有三种结构形式：管道式、对加式和插入式，适用的管道尺寸分别为：管道式从到，对加式从到，插入式从到或更大。
3、锥形流量计在重油催化装置的应用 前郭石化分公司重油催化装置在04年年加工能力由80万吨改造为120万吨的过程中，应用了40台锥形流量计，具体的应用情况件表1。 所有的流量计均为管道式，其中原料油和油浆系统用的锥形流量计的高、低取压口形式为法兰式，配合双法兰变送器使用，取消了原流量计的伴热，解决了东北地区冬季重油类仪表引压系统需要蒸汽伴热的问题。其余的流量计高、低取压口形式为焊接式。 所有的流量计配套的变送器都是ABB公司的智能变送器。经过一段时间的运行表明锥形流量计不仅在工况平稳的情况下波动幅度小，信号稳定。而且在装置开停工时，对于小信号的测量也很稳定。 表现最明显的就是一段提升管的四路进料(FT-102/1-4)和原料油的总进料（FT-201）改造以前用孔板测量，FT-201的流量与四路进料(FT-102/1-4)的流量和的误差比较大。虽然我们做过很多努力，也没有解决这个问题。有时四路进料(FT-102/1-4)的流量和比总进料（FT-201）多10%，通过更换为锥形流量计以后，基本上解决了该问题，四路进料(FT-102/1-4)的流量和与总进料量（FT-201）的误差基本上保持在1.2%以下，满足了工艺的要求。 综上所述，锥形流量计在重油催化装置的成功应用，不仅仅表现出了精度高、重复性好、信号稳定等优势，在环绕提升管布置的四路进料和四路蒸汽流量计的安装过程中，通过对流量计的密集布置，解决了直管段不够、场地狭小的问题，不需要另建安装平台，取得了良好的经济效益。 参考文献 【1】蒋勤勤主编.控制仪表及装置 【2】石油化工设备维护检定规程.第七册 【3】张文娜，熊飞丽编著.计量技术基础.国防工业出版社
