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V錐流量計簡介

V錐流量計是目前的差壓式流量計，它利用V錐體在流場中產生的節流效應，通過檢測上下游差壓來測量流量，與普通的節流件相比，它改變了節流布局，從中心孔節流改為環狀節流。

實踐證明，V錐流量計與其他流量計相比，具有長期精度高，穩定性好，受安裝條件影響小，耐磨損，測量范圍寬，壓損小，特別適合臟污介質測量等優點。

1.V錐流量計的特點

·準確度等級：±0.5％

·重復性：0.1％

·口徑范圍寬:DN15～DN2000

·可測量高壓、高溫介質流量：（0～40）MPa，（-40～850）℃

·流量計前、后直管段要求低:前0～3D直管段，后0～1D直管段

·壓力損失很小：*壓力損失是孔板的1/3～1/5，只有幾個千帕的壓力損失，特殊要求，可以將*壓力損失減小到零點幾千帕。

·耐磨損，不需要重復標定：特殊的流線型結構，使得V錐的β邊不容易被磨損，從而穩定好，使用壽命長，V錐傳感器不需要重復標定。

·防堵塞技術，不堵塞，不粘附，可以測量臟污介質的流量，如高爐煤氣，焦爐煤氣等。

·可以成功測量許多其他流量計難以測量的介質的流量：

  煤氣：焦爐煤氣、高爐煤氣、城市煤氣；

  天然氣：包括含濕量5%的氣體；

  煙道氣：各種鍋爐、加熱爐排放的煙道氣；

  空氣：含水、含塵埃的壓縮空氣；

  蒸汽：飽和蒸汽、過熱蒸汽；

  油類：原油、燃料油、柴油、汽油、重油等

  水：原水、飲用水、生產水、污水等

  有機物化學品：甲醇、乙二醇、二甲苯、粗甲醇等

  各種水溶液：酸、堿、鹽水溶液

  腐蝕性氣體：濕的氯化物氣體

  碳氫化合物氣體：烷烴類、烯烴類等氣體

  靜壓力很低風：如循環硫化床的一次風和二次風等。

2.V錐流量計的典型應用

 ·發電廠測量進入鍋爐的蒸煮氣體的流量

進入發電廠鍋爐的蒸煮氣體是一種有腐蝕性的氣體并且可能含有濕氣體。除了使用V錐流量計量之外，用任何一種流量計都有困難，而且是不實用的。

·DN350口徑的V錐應用于電廠氣體洗滌器處的氣體流量測量

·測量在排出進入大氣前注入氣體洗滌器的不可凝的氣體流量，流體本身的動能很小，靜壓很低，而且流速又相對較高。這種場合以前使用的是孔板，信號誤差很大（由于突然收縮的幾何結構尺寸產生的壓力損失過大而引起的），使用RPVZ60V錐流量計后量程比實現了8：1，β=0.665，測量出的△P很小，但是非常穩定，準確度很高。

·測量進入蒸汽輪機的主蒸汽的流量

·測量從軋鋼廠排出的高溫廢氣的流量

·循環硫化床高壓鍋爐的風的流量測量

·連續生產過程中飽和蒸汽流量的測量

·焦爐煤氣的流量測量

3.V錐流量計的優點

◆安裝所需要的直管段短：前直管段只需要0～3D，后直管段只需要0～1D。

采用“內壁逐漸收縮式”節流方式的V錐流量傳感器使流體在流經V錐與管道內壁的空間時，能迫使高流速區域向管壁逐漸收縮靠近，逐漸平滑地對流速進行均化，從圖B可以看出“流速均化”的過程。V錐流量傳感器之所以具有對流速進行逐漸均化的功能，是由V錐流量傳感器是采用“逐漸內壁收縮式”的節流方式所決定的，也是由V錐體的結構和形狀決定的。正因為V錐具有這種對流速進行“逐漸均化的自整流功能”，使得采用V錐流量計進行流量測量時，前后只需要很短的直管段就可以了。實驗結果表明，V錐流量計量的前后直管段zui長只需要3D（前）和1D（后）。這不僅解決了孔板等傳統差壓流量計存在的前后需用很長的直管段的缺陷，同時也具有比電磁流量計量、渦街流量計等非差壓式流量計更短的直管段。表1是各類流量計在安裝時對前后直管段的要求：

表1：流量計在安裝時對前后直管段的要求 

◆準確度高±0.5%，重復性好0.1%，量程比寬10:1

  由于V錐流量傳感器采用“內壁逐漸收縮式”的節流方式，使得在下游側產生的靜壓是高頻低幅值的信號（喘流），而不是孔板等傳統差壓流量計量產生的是低頻高幅值的信號，如圖C所示（負壓波動示意圖）：

這使得差壓變送器測量出的差壓△P是低噪聲的非常穩定的信號，如果在噪聲大的背景下，差壓變送器是沒法測量出低壓力，小流量的壓力信號的。

實驗表明，在低壓側，V錐流量計的差壓變送器可以測量出分辨率優于2.5毫米水柱的壓力，從而使只用一個差壓變送器就可以獲得很大的量程比和重復性。

大量實驗數據表明，精確設計和加工V錐的形狀和角度（非常關鍵），使流速盡可能的“均化”（是產生高頻低幅值信號的低噪聲的穩定信號的主要原因），可以使V錐流量計（配準確度為0.2級的差壓變送器）的準確度優于±0.5%，重復性優于0.1%，量程比達到15：1（不同口徑的V錐流量傳感器必須采用不同的結構才能做到這一點）。V錐流量計所具有的這些優點克服了傳統差壓流量計準確度低，重復性差，量程比窄且信號不穩定的缺陷。

◆*壓力損失小，只有幾千帕，甚至零點幾千帕的*壓力損失

  *壓力損失大是傳統的差壓流量計的zui大缺陷之一。但是采用“內壁逐漸收縮式”的節流方式的V錐流量傳感器實現了流體向管道內壁的逐漸收縮和擴散，流體在流經V錐體時對V錐平滑的表面沒有撞擊，因此V錐的*壓損比孔板要低很多。圖D是多種流量計（DN80，在300gpm 流速）的*壓力損失的比較：

從圖D可以看出，V錐流量傳感器的*壓力損失是很小的。各種不同β值的V錐流量傳感器的*壓力損失的計算如表2所示。

表2：不同β值的V錐流量傳感器的*壓力損失的計算

  由于V錐流量計的*壓力損失很小，使得V錐流量計特別適用于低靜壓流體的流量測量，如煙道氣，電廠循環流化床的風的流量測量，這些使用場合的流體靜壓力zui小的在3kPa左右。這是V錐流量計在一個突出特點。

◆耐磨損，具有長期穩定性，不需要重復標定。

  由于V錐流量傳感器采用的是逐漸收縮式的節流方式，流體在流經V錐體時被逐漸收縮，不象孔板等傳統節流方式那樣在突然收縮流體時對β邊產生撞擊而遭受臟污流體的磨損。如圖E所示。耐磨損是V錐流量傳感器的突出特點，這使得V錐流量計有著長期的穩定性和長的使用壽命，不需要重復標定。

◆不堵塞不粘附，可以測量臟污流體的流量。

  V錐流量傳感器的結構除了取壓孔之外，沒有任何“滯留死區”，沒有任何“死角”，如圖F所示：

流體在流經V錐體時，流體中夾帶的固體顆粒、液滴或者氣泡都會被清掃而“吹向”下游側，特別是流體在流經逐漸減小的環行空間時將被不斷加速，抗臟污能力特別強，不可能在管內有流體的顆粒、殘渣和凝結物等沉積。這使得V錐流量計適用于臟污流體的測量，如焦爐煤氣、高爐煤氣、原料油、渣油等，同時也能測量固液兩相或氣液兩相介質的流量。圖G是V錐和孔板在測量高爐煤氣流量時的比較。

◆可以測量靜壓力很低的流體流量

  V錐流量計的開發成功，不僅解決了傳統差壓流量儀表存在的技術缺陷，同時也發揚了傳統差壓流量計的優點，而且具有其他很多種類流量計不具備的測量高溫、高壓、低靜壓和臟污流體流量的優點。

鋼鐵行業測量風的流量（靜壓3kPa）

◆可以測量高溫、高壓介質的流量

  V錐流量計使用不同的結構材質和安裝形式，可以測量溫度高達800℃流體的流量，也可以測量壓力高達40MPa的流體的流量。

4.V錐流量計主要技術參數

4.1.公稱通徑：DN15～DN2000

4.2.公稱壓力：（0～40）MPa（有多個壓力等級可供選擇）

4.3.準確度等級為±0.5%（差壓變送器的準確度應高于±0.2級，含±0.2級）： 瑞普三元公司生產的V錐流量計的刻度差壓大，并可靈活選擇，在電廠測風，鋼廠測煤氣等低流速場合，其刻度差壓是各種均速管、文丘里、彎管的10—15倍，能真正保證測量的穩定和精度。

4.4.重復性：優于0.1%

4.5.介質溫度范圍：可以實現（-40～850）℃的介質的流量測量（選用不同的材料）

4.6.量程比通常為10：1

4.7.*壓力損失是同樣的β值孔板壓力損失的1/3～1/5

4.8.前、后直管段：3D（前），1D（后），方管V錐流量計無需前后直管段。

前、后直管段 

4.9.結構材料材質：

4.10.外表涂層：

5.V錐流量計的流量測量系統的組成

如圖所示：V錐流量計的流量測量系統是由V錐流量傳感器、取壓閥、引壓管、三組閥、差壓變送器和流量積算儀或PLC、DCS系統組成的。測量出的是體積流量。對于氣體和蒸汽等可壓縮介質，可加溫度、壓力補償，組成質量流量測量系統。

6.V錐的供貨內容

V錐流量傳感器

 第二種供貨方式，如圖所示：

ABG儀表集團提供一體型V錐流量計：將V錐流量傳感器和取壓組件及差壓變送器設計制作成一臺一體化流量計。

一體型V錐流量計

第三種供貨方式，如圖所示：

ABG儀表集團：提供V錐傳感器及取壓閥、三組閥、差壓變送器等全部或部分配套儀表，由用戶在現場安裝組合。

V錐傳感器差壓變送器配套儀表

產品的選型計算將由工廠專業工程師利用軟件進行計算，交貨時提供儀表規格書、計算書或標定書，由用戶對照設定差壓變送器、流量積算儀或DCS、PLC系統的相關數據。

7.V錐流量計的訂貨

*步：用戶在進行V錐流量計的選型訂貨時，首先要給制造企業提供以下工藝參數：

被測介質的名稱：如風、高爐煤氣、水蒸汽等；

使用場合：循環硫化床鍋爐等；

介質狀態、溫度和壓力：如溫度350℃，壓力38.7 MPa的水等

刻度流量、zui大流量、正常流量、zui小流量

工藝管線管徑和材質、具體的安裝要求

上述參數是制造廠在在制作之前進行詳細計算的基礎，沒有這些參數，很難制作出一臺符合用戶要求的V錐流量計。制造廠根據用戶提供的上述參數，利用軟件計算出V錐流量傳感器的β值和差壓值（差壓變送器的量程范圍）。這些工作是在制作廠完成的。在交貨時或用戶選擇差壓變送器時提供給用戶。

8.V錐流量計的安裝要求

V錐流量傳感器安裝較為方便、簡捷。首先將傳感器的配對法蘭按要求焊接在工藝管線上，然后將傳感器的本體按所標注的流量流向安裝在二片法蘭之間，放上所選擇的墊片，用螺栓將它們連接起來，用力矩扳手將螺栓均勻緊固。

1、V錐流量傳感器的流向標志必須和工藝管道的介質流量*；

2、V錐流量傳感器安裝在管道中，其前端面必須與管道軸線垂直，即傳感器兩邊工藝法蘭必須保持平行，允許zui大不垂直度不得超過±1°。

3、V錐流量傳感器安裝在管道中，其測量管必須與管道保持同心。

4、所有墊片安裝時，不能突出管內壁，否則可能引起很大測量誤差。

5、凡是調節流量的閥門，安裝在節流件后zui小直管長度以外。

6、V錐流量傳感器在工藝管道上的安裝，必須在管道清洗掃完后進行。

7、傳感器安裝在工藝管道上，當傳感器和工藝管道一起需要拆卸時，嚴禁傳感器作為起吊支點，連同管線起吊，必須從工藝管道上拆下單獨起吊。

8、V錐流量傳感器的正、負導壓管，所有連接必須擰緊，不可有泄漏。

9、若安裝排污口，吹掃管線，那么排污口和吹掃管線的閥門不可泄漏。

10、在水平或傾斜管道安裝的節流裝置，其取壓口根據被測流體的不同，分下列三種形式：

●測量液體流量

a、差壓變送器安裝在V錐流量計的下方（圖1），這樣可以避免液體中氣體進入導壓管和變送器中。

b、如果變送器不得不安裝在V錐流量傳感器的上方（圖2），為了減少液體中的氣體進入導壓管內，應在V錐流量計和導壓管之間U型彎管，且彎頭下端至少低于管道中心1米。

c、在水平或傾斜的管道上，如果將導壓管裝在V錐流量傳感器的下半部，會使沉淀物落入導壓管內。因此，導壓管應自V錐體流量的水平中心線兩端引出，或自水平向下小于45°引出；

● 測量蒸汽流量

a、為了保證變送器不受蒸汽高溫的影響，在變送器和V錐流量傳感器之間必須安裝兩個位于同一高度的冷凝器，并在冷凝器、導壓管和高、低壓室充滿冷凝水，避免高溫對變送器的影響。

b、差壓變送器安裝在V錐流量傳感器的下方（圖3），這樣可以避免氣體進入導壓管和變送器中。冷凝器應安裝在盡量靠近V錐流量傳感器處。

c、如果變送器不得不安裝在V錐流量傳感器的上方（圖4），應把冷凝器裝在高于變送器的地方。

d、上述兩種安裝方法均在靠近變送器的地方裝有吹洗閥，以供吹洗導壓管。同時在V錐流量傳感器和冷凝器之間的導壓管上應加保溫層。

e、其他安裝方法參考圖3、圖4。

● 測量氣體流量

a、差壓變送器安裝在V錐流量傳感器的上方（圖5），這樣可以使導壓管內所產生的冷凝液流回管道。

b、如果變送器不得不安裝在V錐流量傳感器的下方（圖6），為了減少水分凝結在導壓管內，應從V錐傳感器引出的導壓管裝U型彎管，且彎頭上端至少高于管道中心1米。

c、在水平或傾斜的管道上，為了避免管道中冷凝液進入導壓管，導壓管應自V錐流量傳感器的水平中心線上半部引出。

d、若氣體中含有污物或灰塵，在導壓管的轉彎地方應安裝十字接頭，以便清洗或吹掃。

V錐流量傳感器直管段要求

1、法蘭、夾持連接型

V錐流量傳感器是一段帶法蘭的直管段，V錐塊置于管內，在工藝管道上焊接同樣的法蘭，與V錐流量傳感器組裝即可。

V錐流量傳感器在垂直管道上安裝時，流體應是自下而上流動，由于正負取壓口不在同一水平面，應對其高度進行必須的修正。

2、焊接型

V錐流量傳感器由于其耐磨性非常好且流體對V型錐體有吹掃作用，使其有自清潔功能，所以可以把V錐流量傳感器作為管道的一部分*焊于管道中。

● 上、下游直管段要求：

氣體測量，雷諾數范圍（Re）>200000，β值大于或等于0.65

差壓信號管線引出方式

V錐流量傳感器的引壓管線，假如三閥組和差壓變送器不是安裝在傳感器的本體上，通過引壓管接出，應注意一下問題：

1. 導壓管線：差壓信號管路的材質和內徑尺寸要求與導壓管相同，但它的長度以小于或等于16m為zui合適，見下表：

2、導壓管線應垂直或傾斜鋪設，其傾斜度不能小于1：12；對于粘度高的流體，其傾斜度還應增大，當差壓信號的傳送距離大于30m時，導壓管應分段傾斜，并在各zui高點分別裝設集氣器（或排污閥）和沉降器（或排污閥）為避免差壓信號傳送失真，正負壓導壓管線應盡量靠近鋪設。

3、嚴寒地區應加防凍設備，與工藝管道采取相同措施。用電或蒸汽加熱保溫時，要防止過熱；低沸點易汽化的液體，也應與工藝管道采取相同措施，防止液體在導壓管中汽化，以免產生假差壓。

4、具體連接方式：

¤ 如果被測流體為清潔液體介質，工藝管道為水平安裝，差壓變送器處于管道下方時，除取壓口向下偏≤45°角處，導壓管線可不再設置其它附件。若差壓計或差壓變送器處于管道上方時，除取壓口向下偏≤45°而后向上引導壓管線外，應在導壓管的zui高點上裝設集氣器或排氣閥。

¤被測流體為清潔氣體時，工藝管道水平安裝，差壓計或差壓變送器處于管道下方時，除取壓口向上偏≤45°處，導壓管線上可不能再設置其它附件。差壓計或差壓變送器處于管道上方時，導壓管線上可不再設置其它附件。

¤被測流體為水蒸氣時，取壓口位置應符合前述要求外，不論差壓計或差壓變送器處于管道上方或下方，冷凝器和取壓裝置之間的導壓管應采取保溫措施。

¤被測流體為清潔的濕氣體時，不論管道是水平安裝還是垂直安裝，也不論差壓計或差壓變送器處于管道上方還是下方，除取壓口的位置應符合前述流體為氣體時的要求外，必須在導壓管線上造成一段低于差壓計或差壓變送器的位置，并在該位置處設置沉降器或排污閥。

¤被測流體為高粘度、有腐蝕、易凍結、易析出固體物的流體，各種流體除按上述不同方式連接外，必須在差壓計和V錐流量傳感器之間裝有隔離器，并有相同高度。在隔離器至差壓變送器內填充隔離液，使被測流體不與差壓計或差壓變送器接觸，以免破壞差壓計或差壓變送器的正常工作性能。隔離液的選擇應按被測量流體的性能和密度而定。

¤在正負導壓管線上需裝隔離器的情況下，應同時裝置隔離器，并有相同的高度，隔離液的選擇應按被測量流體的性能和密度而定。

9.V錐流量計的結構種類及外形尺寸數據

9.1.法蘭型RPVZ60S型 V錐流量傳感器 （常用）

9.1.1.公稱通徑：DN15～DN50，如圖所示。

采用支撐環結構

正負壓均采取管壁多點取壓方式

取壓口規格：1/4NPT

9.1.2.公稱通徑范圍：DN65～DN250，如圖P所示。

正壓取壓方式是管壁取壓

負壓取壓是采用中心取壓

取壓口規格：1/2NPT

9.1.3.公稱通徑范圍：DN300～DN1000，如圖Q所示。

正壓取壓方式是管壁多點環形取壓

負壓取壓是采用中心取壓方式

取壓口規格：1/2NPT

帶支撐導流條

9.1.4.公稱通徑范圍：DN1100～DN2000，如圖R所示。

正壓取壓方式是管壁多點環形取壓

負壓取壓是采用中心取壓方式

取壓口規格：1/2NPT

帶支撐桿

9.1.5.V錐流量傳感器的技術參數：

法蘭連接方式：平焊法蘭或對焊法蘭連接

取壓口規格：1/4NPT或1/2NPT

壓力范圍：可以根據用戶的需求設計制作(0~40)MPa內各壓力等級，如4.0MPa，6.3MPa，

10MPa，16MPa，25MPa，40MPa等

溫度：根據介質溫度不同，選用不同的材料，可測量溫度范圍：(-40~850)℃

V錐體和連接件常用材料：304不銹鋼

測量管和法蘭常用材料：304不銹鋼或者20#碳鋼。

測量準確度：優于±0.5%，重復性：優于0.1%；

外表涂層：不銹鋼噴砂或者銀灰色防腐涂料；

測量介質：液體、氣體、蒸汽。如天然氣、空氣、水、各種油、風、甲醇等，廣泛應用于市政、電力、石油化工、冶金等行業。

9.1.6.法蘭型V錐流量傳感器的外形尺寸數據如下表所示：

外形尺寸表

9.2.夾持型V錐流量傳感器

如圖所示。適用于測量小口徑高流速介質的流量，安裝方便，V錐體可以更換。

安裝方式：法蘭對夾式；

公稱通徑范圍：DN15～DN150；

取壓口規格：1/4NPT或1/2NPT；

壓力范圍：可以根據用戶的需求設計制作(0~40)MPa內各壓力等級，如4.0MPa，6.3MPa，10MPa，16MPa，25MPa，40MPa等；

溫度：根據介質溫度不同，選用不同的材料，可測量溫度范圍：（-40～850）℃

V錐體和連接件常用材料：304不銹鋼；

測量管和法蘭常用材料：304不銹鋼或者20#碳鋼；

測量準確度：優于±0.5%，重復性：優于0.1%；

外表涂層：不銹鋼噴砂或者銀灰色防腐涂料；

夾持型RPVZ60D型V錐流量傳感器的外形尺寸數據如下表：

外形尺寸表

9.3.方管型V錐流量傳感器

節流元件為相似形方錐，測量方形（正方形或矩形）管道內介質的流量，適合與電廠的鍋爐燃燒系統和石化企業的加熱爐等風量的測量，無需直管道，能測量低流速，低靜壓力的介質流量。測量精高，測量穩定。其外形尺寸圖如下圖所示，安裝方便，V錐體可以更換。

總長度允許誤差范圍DN15-25,±4mm，DN40-250,±6mm,DN300-500,±7mm;≥DN700,±8mm

9.4.直接焊接式V錐流量傳感器

公稱通徑范圍：DN25～DN1500，如下圖所示：

這種結構的V錐流量傳感器特別適用于高壓介質的流量測量，采用直接焊接在工藝管道上，可以減少工藝管線上的泄漏點，如：電廠的高壓蒸汽、石化企業的高壓聚合、裂解等介質的流量測量。 

總長度允許誤差范圍：DN15-25，±4mm，DN40-250，±6mm,DN300-600,±7mm，>DN700，±6mm

10.差壓式流量計的發展及V錐流量計原理簡述

以孔板、噴嘴、文丘利管等為代表的差壓式流量計成功應用于工業流量測量已逾百年，目前，雖然各種測量原理的流量計，如渦街流量計、質量流量計、電磁流量計、超聲波流量計、渦輪流量計等應用越來越廣泛，但是在工業生產過程的測量和控制中，應用得zui廣泛，使用量zui大的流量計是差壓式流量計。在所有測量液體、氣體和蒸汽流量的場合，70%到80%都選用孔板、噴嘴和文丘利管等差壓式流量計，這是由差壓式流量計的測量原理和優點以及其他種類測量原理的流量計的技術局限性而決定的。例如，智能渦街流量計雖然具有許多優點，但由于受到溫度和壓力的限制而不能測量高溫介質的流量，另外由于其旋渦分離的速度受流速分布的影響，所以其前后直管段要求很長，同時在測量液體和氣體時候，受上限流速和下限流速的限制；而電磁流量計只能測量導電介質的流量，不能測量氣體、蒸汽及非導電的介質的流量；質量流量計雖然測量精度較高，但壓力損失較大，且對安裝要求嚴格，要采取嚴格的防震動措施，也不能測量固液兩相介質的流量。而差壓式流量計在積累大量實踐經驗的基礎上，已經形成了標準化的差壓式流量計（所謂“標準化”，就是指無需實驗校準而可以確定差壓與流量關系，并可估算其測量誤差）。由于標準化且結構簡單、牢固、通用性強、價格低廉而獲得相當廣泛的應用。

但是孔板、噴嘴等差壓式流量計由于其結構上的缺陷也有一些重大缺陷：如流出系數不穩定，線性差，重復性不高，準確度因受諸多參數的影響也不高，易積污和易磨損，壓力損失大，量程比（范圍度）小，現場安裝條件高等。多年來，人們對差壓式流量計的節流裝置的尺寸、節流件的幾何形狀與參數，取壓與節流方式等一直在進行改進和研究，直至20世紀80年代才研究出采用新型節流方式的V錐流量計才發生了質的飛躍，既具有差壓式流量計的基本優點，更解決了其它差壓流量計的線性差，重復性不高，易堵易磨損、安裝要求高的缺點。經過十多年的測試和應用，人們普遍理解并接受其作為一種比其他流量儀表更能有效測量流量的儀表，具有測量精度高（±0.5%），重復性好（優于0.1%），不堵塞耐磨損，安裝要求低（前直管段3D，后1D），量程比大（10：1），壓力損失小（孔板的壓力損失的1/10），能測量氣體、液體等臟污介質和固液兩相混合介質的流量的特點。

  在流體流經一個節流件時，流體的流速將增加，而按照能量守恒定律，在流體被加速處，它的靜壓力一定會降低一個相對應的值，從而在節流件的前后產生差壓，在一定條件下，該差壓和流量有一定關系。不同形式的節流件和取壓方式及位置對流體流經節流件產生的差壓有很大的影響。這也是多年來人們為了解決差壓式流量計的缺陷而不斷研究和改進節流件形式、取壓方式及位置的原因。V錐流量計之所以具有其它差壓流量計和其它測量原理的流量計（如渦街流量計、電磁流量計等）所不具備的優點，主要是由于其*的節流件的設計以及經過大量實驗數據得出的取壓位置及方式的改進。

孔板：“中心突然收縮式”節流方式

孔板采用的節流件是“中心突然收縮式”的節流方式：即流體流入節流裝置前，預先沒有流經任何預收縮件而突遇節流件并在管軸中心線附件形成收縮的節流裝置。如下圖所示：

這種“中心突然收縮式”的節流件（如孔板或者偏心孔板，在流體流經節流件后，流體局部收縮，在下游側形成幅度相當大的旋渦（如下圖所示），

從而使流量計的量程比縮小，差壓信號中的噪聲增大，使流量計的測量精度降低，壓損增大，容易積垢，入口極易被磨損從而喪失測量精度，流出系數不穩定，線性差。

文丘利管：“中心逐漸收縮式”

文丘利管采用的是“中心逐漸收縮式”的節流件：即流體進入節流裝置后，先經過逐漸收縮段，然后進入中心軸線附件的“喉部”，zui后經擴散段而流出節流裝置。如下圖所示：

這種‘中心逐漸收縮式“的節流方式，由于實現了逐漸收縮和擴散，壓損較小，使用這種節流件的流量計的流出系數接近1，但是由于使用中的磨損使流出系數可能發生變化，而且要求上下游的直管段較長。由其結構決定了這種方式的流量計不適合用于測量含濕（或冷凝液）的氣體，在測量含有固液兩相介質的流量時，容易被堵塞。

環形孔板：“邊壁突然收縮式”

針對上述兩種節流方式的缺點，人們研究出“邊壁收縮式”節流裝置：利用同軸安裝在管道中的節流件，將流體收縮到管道的內邊壁附近，讓流體流過節流件與管壁之間的間隙，從而形成節流件前后的壓差，通過測量此差壓實現流量的測量。zui初是環行孔板，采用邊壁突然收縮式，即在流體在邊壁突然收縮的節流方式，如下圖所示意：

它由一個被同軸安裝在測量管中的圓盤、三腳支架和中心軸管組成。雖然能解決前面兩種節流方式的部分缺點，但是在測量臟物流體時，朝上游側的取壓孔仍有被堵塞的問題。

V錐流量傳感器：“逐漸邊壁收縮式”

直至二十世紀80年代，采用“逐漸邊壁收縮式”的V錐流量計才研制成功，才解決了差壓式流量計的缺陷，才使用差壓式流量計有了質的飛躍。其結構示意圖如下圖所示意：

測量原理

上圖所示的結構圖是一個V錐流量傳感器。它包括在導流管中同軸安裝的尖圓錐體和相應的取壓裝置。V形錐體和導流管是預先經過精密加工好的，流體在流經V錐體時，V錐體的結構和形狀使得流體在收縮前有一個平滑的過度區，流體并不是被迫收縮到管道中心線附近，而是逐漸朝向管內邊壁收縮，在前后兩端會產生差壓，從而測量出流量。

其中：

β—等效直徑比

D—管道內徑

d—V錐節流元件的zui大橫截面處的直徑

qv—體積流量

ρ—流體工況條件下的密度

K—K系數(與節流件形式(流束收縮系數)、直徑比、取壓方式、雷諾數及管道粗糙度等有關系)

ε—氣體膨脹系數(對于不可壓縮液體，ε=1)

采用這種“內壁逐漸收縮式”的V錐流量傳感器，配上相應的差壓變送器和附件（三組閥、取壓閥等）組成的V錐流量計是差壓式流量計的質的飛躍，不僅解決了傳統差壓流量計所存在的技術缺陷，而且具有其他測量原理的流量計所不具備的優點。

1. V錐流量計與其他流量計的對比