浅析锥形流量计与孔板流量计的比较

    差压式流量计作为一种流量测量仪表，具有结构简单，使用寿命长，适应性广范等特点，因此被广泛应用于电力、化工、煤炭、冶金、钢铁等行业。据估计，差压式流量计约占流量仪表的 60%~70%。锥形流量计作为 20 世纪 80 年代异军突起的新兴力量，凭借着其独特的优势，逐渐被市场所接纳。本文将详细介绍锥形流量计的原理和特点，以及与孔板的比较。

    1 原理介绍

    1.1 综述

    锥形流量计（见图 1）是一种新型的可测量各种雷诺数的高精度流量计，满足各种介质的应用条件要求。其操作原理同其他各类型的差压原理相同，都是基于密封管道中的能量守恒原理。锥形流量计具有独一无二的结构设计，因而性能更优。

    锥形流量计在管道中心处悬挂一锥形节流件，锥形件阻碍介质的流动，重塑流速曲线，在锥形件的下游可立即形成负压区，管道上游的正压同经节流件节流后的下游的负压之间有一压差，将正、负压用取压口取出，正压口位于管道的上游，负压口位于锥体的末端，通过测量两者之间的差压，根据伯努力方程即可计算出管道中的流量。锥体位于管线中心，可对所测介质的流速曲线进行优化，因此测量精度高，对仪表上、下游的直管段要求低。

    1.2 操作原理

    锥形流量计是一种差压型的流量仪表，迄今为止，以差压原理设计的流量仪表已经有一百多年的应用历史了。差压原理就是基于密封管道中的能量转换原理，也就是说稳定流体、流量同管道中介质流速的平方根成正比。当压力降低时，速度会增加，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，压力会降低为 P₂，P₁和 P₂都通过锥形流量计的取压口引到后接的差压变送器上，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缩小。当流速相同时，若节流面积大，则产生的差压值也大。β值等于锥体的节流面积除以管道内径的截面积 (可换算成两者之间的直径比)。

   1.3 重塑流速曲线

    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仪表相同，但节流件的结构同其他仪表完全不同，是通过悬挂在管线中心的锥形体来实现的。锥体可迫使管道中心的介质绕着锥体流动，同其他传统类型的差压型仪表相比，这样有很多优点。另外，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，它的流速分布就很均匀。

    通过管道直径上的介质的流速每点都不相同，靠近管壁的流速几乎为零，管道中心的流速最大，这是管壁对介质产生摩擦造成的。由于锥体悬挂在管线中心，它直接同流体的高速区接触，迫使高速区的流体与低速区的流体相混合，从而使流速均匀化，高速区的流体速度降低。这也是为什么锥形流量计能够测量低流速流体的主要原因。由于其他类型的差压型流量计的节流元件不与管道中心处的高速介质相接触，在介质流速很低时，就可能没有差压信号了。