v锥流量计自20世纪80年代问世以来, 已成功应用于石油、化工、天然气等许多流量测量领域。随着v锥流量计的推广, 安装条件、压损等逐渐成为国内外学者、研究部门、制造商及使用部门讨论与关心的热点问题。国外学者研究的普遍结论是v锥流量计有较强的抗流态扰动性能, 前后直管段的要求也比标准节流装置低一些的结论。2004年至今, 天津大学先后进行了关于内锥量计流出系数、可膨胀系数、弯头影响及湿气测量等方面的研究工作 , 取得了一些宝贵的经验成果。自2003年起, 国内也在积极开展对v锥流量计的推广使用工作, 然而许多生产厂家对量程比、压损、精度等关键技术指标乃至安装条件多采取直接照搬美国m cc. 公司产品说明书的方式。客观上, 由于v锥流量计的结构尚未实现标准化, 其等效直径比、前后锥角、上下游支撑形式及尺寸、取压方式等存在诸多差异, 这些不仅会对流出系数、可膨胀系数等关键参数产生影响, 同样也会对v锥量计的压损产生影响, 因此某些研究机构给出的结论是否具有普适性值得推敲。目前, 国内关于v锥流量计压损的科学严谨的实验研究尚未见报道。本研究设计并制作了100 mm 口径样机一套, 等效直径比分别为0. 45/0. 55 /0. 65 /0. 75 /0. 85, 前后锥角为45../120.., 开展了压损的实验研究。
实验方案设计
本研究中设计并制作了内径为100 mm 的v锥流量计样机一套, 实验锥体5个, 前后锥角均为45../120.., 等效直径比分别为0. 45 /0. 55 /0. 65 /0. 75 /0. 85。锥体可从测量管中方便拆卸。实验布局设计如图1所示, 流体至左测流入, 样机上游直管段100d 。v锥流量计上游取压孔为p1, 位于距锥体支撑管前端0. 5d 的管壁处, 下游取压孔为p2, 沿锥体中心轴及支撑管中心轴取出, 通过差压变送器1测得锥体前后差压。实验表明, 距锥体尾部取压孔p2 约3. 5d时压力可恢复至正常值, 本实验中p2 ..为下游压损取压孔, 与p2 的距离定为4d 。压损实验安装图如图2所示, 箭头表示流体流向。本实验对每种锥体进行实验时均用2 台差压变送器, 一台用于测量锥体前后的差压..p , 另一台测节流装置产生的压损..p ..。
实验结果与分析
压损曲线：图3给出了v锥流量计不同等效直径比的压损对数坐标曲线, 可见..值相同时, 压损随雷诺数的增大而增大, 呈线性关系; 在雷诺数相同时, 压损随.. 值的增大而减小。图4为相对压损与雷诺数的关系曲线, ..可见节流比不同, 相对压损不同, 其值随节流比的增大而减小; 雷诺数re > 4 .. 104 时, 不同..值的锥体其相对压损不随雷诺数的变化而变化, 基本恒定; 雷诺数r e < 4 .. 104 时, 因压损和有效差压测量值均相对较小, 系统误差增大, 相对压损波动。s
结论
通过关键因素对v锥流量计压损影响的实流实验得出以下结论:
1)v锥流量计的压损不仅和..值有关, 而且跟雷诺数有关, 雷诺数相同时, 压损随..值的增大而减小; ..值相同时, 压损随雷诺数的增大而增大, 在对数坐标下呈线性关系;
2)v锥流量计的相对压损与雷诺数无关, 受..值影响, 随..值的增大而减小;
3)针对设计样机, 给出了新的v锥流量计压损计算公式;
4)本套v锥流量计的相对压损值与国外相比偏高, ..值越大偏差越大, 从小到大5 个..值的偏差分别为0. 7% 、5. 8% 、10. 3% 、13. 2% 、21. 1% ;
5) 与文献相比, 得出本套样机压损趋势线介于孔板和和喷嘴之间且更靠近孔板的结论。