V锥流量计在城市燃气测量中的应用

　　1 概述

　　随着全球经济的快速发展，能源消耗大幅增加，城市燃气计量是能源计量的重要组成部分， 正确的计量能够促进企业对资源的节能降耗、减量减排，有利于发展循环经济、建设节约型社会，为整个社会的经济发展打好基础，实现全社会经济的可持续发展。燃气计量准确与否是售气方与客户的贸易结算关键，因此，在城市燃气测量中对计量仪表的准确性要求越来越高。

　　V 锥流量计是一种新型差压式流量仪表。V 锥流量计以其独特的边壁逐步收缩节流方式，改变了传统节流装置的缺点。为此，我们对应用于城市燃气测量领域的V 锥流量计进行分析和总结。

　　2 V 锥流量计工作原理

　　其工作原理是经典的密闭管道中能量守恒原理和流动连续性原理。V 锥流量计具有自整流、 自清洗、自保护功能;直管段要求短，无积污、无堵塞;锥体后端高频低幅的小噪声使测量下限相对很低，从而使量程比较宽;压损低。

　　流体流经一个收缩(节流)件时将被加速，这种流体的加速使它的动能增加， 而同时按照能量守恒定律， 在流体被加速处它的静压力一定会降低一个相对应的值。在一个封闭的系统中，流体的总能量是一个常数,如图1。

　　根据伯努利方程(能量守恒定律)和流体流动连续性方程，得出 V 锥流量计实际流量公式：

　　式中：

　　缀———被测介质的可膨胀性系数，气体、蒸气等可压缩流体 缀<1;

　　qv———流体的体积流量，[m³/h];

　　d———工作状况下 V 锥流量计的等效开孔直径，[m];

　　△P—差压，△P=P₁-P₂，[Pa];

　　ρ1———工作状况下，V 锥上游处流体的密度，[㎏/m³];

　　C———流出系数，C 的典型数值是 0.75～0.85，无量纲;

　　β———直径比，无量纲，β=d / D。

　　流出系数通常是在制造厂的标准装置上或在可溯源至国家基准的独立实验室中进行校准。 当雷诺数 Re 等于或大于 8 000 时，V 锥流量计的重复性一般为 0.1%。 一台 V 锥流量计由 V 锥节流装置、差压信号管线、三阀组组件、差压变送器及流量计算及显示仪组成，其整机示意图如图 2 所示。

　　3 具体应用

　　3.1焦炉煤气的流量测量

　　焦炉煤气是被用来作为轧钢厂中窑炉的主要燃料。 由于生产工艺等各种原因， 焦炉煤气中含有水分、焦油、工业萘等脏污，极易在管道及常用流量检测元件的内表面上有固体物质积结， 造成管路直径比 β 值的改变，取压孔也会被堵塞，使得对焦炉煤气的流量测量变得困难。 而 V 锥流量计由于其独特的内部结构，在锥体上游产生一个压力区间，锥体自身周围及其下游产生一个受控制的紊流区， 从而阻止污物的形成与积结， 使得高压和低压测量孔始终保持清洁而不被污物堵塞。 我们选用一台 DN150 的V 锥流量计， 连续使用 3 个月之后发现以上两个问题得以解决：①固体物质的积结和由此造成的 β 比值的改变;②差压测量取压孔的堵塞。V 锥流量计持续正常工作，不受气体中脏污物的影响，从而能提供焦炉煤气的准确流量数据。 以下是某天对钢厂焦炉煤气流量测量的数据。