[导读]
V锥型流量计无直管段要求，精度高、重复性好，量程比宽、压损低，耐脏污、不易堵，长期稳定性好，可测高温高压介质和复杂工况介质，是最先进的差压式流量计，极具推广价值。
1 引言
在流量仪表中，差压式、漩涡式、电磁感应式、容积式、热传导式、超声波式、流体振动式、叶轮式、冲靶式等各有所长，各有所短，每种流量计都在特定的应用工况中有其对应的市场。从使用数量统计来看，市场上差压式流量计占了绝对份额，如孔板、文丘里、均速管等。最近几年，一种新型差压流量计正悄然兴起，就是KV锥型流量计。它以先进的原理、独特的结构和卓越的性能，给直接用户和推广商都留下了深刻的印象，拥有极其广阔的市场潜力。
2 KV锥型流量计原理
KV锥形流量计是一种新型的高精度差压式流量计，它与孔板相反，通过在密闭管道中心线悬挂一个特制的流线型锥体来进行中央节流，用上游管壁和锥体尾部测量的差压来计算流量，俗称锥形流量计。
锥形流量计与其他差压式流量计一样，都是基于密闭管道中能量转换的伯努利定理进行测量，即对1KV锥型流量计理想流体，介质的流速与差压的平方根成正比。
如图2所示，当介质以一定的速度迎着锥尖方向流过时，由于锥体的节流作用，会使锥体下游立即形成低压区，通过锥体上游管壁取高压PH，管壁与锥体尾部连通的空心管取低压PL，送到差压变送器，可测出差压值ΔP。根据伯努利方程，可计算出流体的流速，再乘以管道截面积S和仪表系数K，就可计算出体积流量Q。
KV锥形流量计同传统差压式流量计一样，由三阀组、引压管、差压变送器、流量计算机组成标准体积流量测量系统。对于气体和蒸汽等可压缩介质，可加温度、压力补偿，组成质量流量测量系统。
KV锥型流量计分为：KVS（管道式平焊法兰型）、KVW （管道式对焊法兰型）、KVF（法兰取压型）、KVH（对夹型）、KVC（长输管线型）、KVI（插入型）、KVT（贸易计量型）、KVR（一体化型）8个系列11个品种，上千种规格。可测量各种工况条件下的气态、液态、蒸汽介质的流量。
3 KV锥型流量计独特性能
3.1 无直管段要求
虽然所有的差压式流量仪表都是依据伯努利定理测量，但伯努利定理有一个基本要求，即被测量的流体必须为理想流体，许多传统差压式流量计（如孔板、文丘里、喷嘴等）的节流方式无法直接形成理想流体。为了尽量满足伯努利定理要求，不得不安装很长的前、后直管段（15～40D），将不规则的流场整流成近似理想流体。
如图3所示，锥形流量计采用独特的中心流线形节流结构设计，巧妙地解决了长直管段整流的问题。中心悬挂的流线型锥体能重塑流速曲线，在紧靠锥体上游和下游较窄的区域内（前0～3D、后0～1D），将流速不规则的流体直接整流成理想流体，可充分满足伯努利定理的要求，获得很高的测量精度和重复性，不需要直管段整流。
3.2 测量精度高、重复性好
KV锥形流量计正压孔取在锥体上游的管壁上，取压位置选在理想流体的等速区域，符合伯努利定理，正压信号稳定；负压孔位于锥体尾部中心，正好落在下游压力最小的区域，由于锥体中心对称的结构，使得锥尾中心区域流场呈现相对静态，流体节流后在负压区只出现高频低幅的小漩涡，使得负压信号波动很小，输出差压信号非常稳定，测量精度优于士0.5%，重复性为士0.1%。
KVT为高精度的贸易计量型一体化锥型流量计，通过特殊精密加工，系统精度可达士0.3%，有国家级的法定鉴定和标定证书，可适合大部分贸易交接场合，成为一种价廉、可靠的质量流量计，尤其是DN250以上的贸易交接场合，可为用户节省大量投资。此品种一推出，即受到用户欢迎。
3.3 量程比宽、压损低
KV锥形流量计正常情况下量程比可达15:1，流速高时，选择合适的参数可以做到30:1。流线锥形节流体使得在同样的β值下，永久压力损失约为孔板的1/10，接近文丘里管流量计。
3.4 耐脏污、不易堵
KV锥形流量计另一大特点是自吹扫式结构设计，无滞留死区。介质流过锥体时会加速，不断冲刷正压取压孔、锥体外壁、锥体附近管壁，而负压取压孔则被一小段不流动介质所隔离，脏污杂质进不去，因此锥形流量计可用于各种含杂质、易结晶的脏污介质，如焦炉煤气、高炉煤气等，长期使用不易堵。
KVF为法兰取压型锥形流量计。
采用密封截流锥体加双法兰取压，可用于测量粘度高、含杂质、易结垢的特殊脏污介质，如渣油、原油、回炼油、蜡油、水煤浆、含焦油及粉尘的焦炉煤气等，它既吸取了楔式流量计不堵的优点，又将锥型流量计的高精度、无直管段要求和流场高稳定性的优点结合起来，通过修正，雷诺数可向下拓展到1000左右，是一种非常理想的测量高粘稠介质流量的产品。
3.5 长期稳定性好
KV锥形流量计独特的流线型锥体节流时具有“流线体边界层效应”，使脏污流体不会磨损节流缘，其β值可保证长期不变，整个仪表无可动部件，因此无需重复标定，具有长期稳定性。
3.6 可测高温高压介质
KV锥形流量计与孔板一样，工作温度压力取决于管道和法兰的材料和等级，常规设计温度可达850℃.设计压力42.0MPa。
3.7 可测复杂工况介质
由于特殊的节流体构造，KV锥形流量计可测气液两相介质（如湿气）、多相水流、振动水流、电磁干扰介质、各种混合气体等。
4 KV锥型流量计的应用
KV锥形流量计测量范围极广，可测各种气体、液体、蒸汽和气、液两相介质。流体的条件可以从深低温到超临界状态，过程温度可达850℃，设计压力为42.0MPa，雷诺数从8000到500万，锥形节流体所产生的满刻度差压信号从最低小于0.1kPa到几十kPa。
锥形流量计在80年代起源于美国，已经在全世界有了l0多万台的应用，用户遍布石油、化工、油田、天然气、长输管网、热力管网、冶金、电力、水处理、环保、制药、造纸、食品、饮料、半导体、海上石油平台、航空航天等行业。锥型流量计进人中国市场8年，由于价格和技术标准等原因，在中国没有大量使用。2003年起，随着外资在国内投人专门生产、开发KV锥型流量计，且将国外技术、标准与中国技术、标准成功对接，成本将大大下降，可望掀起中国使用锥型流量计的高潮。
（1）案例1：某炼油厂重油催化改造，有许多原油、回炼油浆、循环油浆测量点，原来用的是靶式，半年后误差很大，效果不好。准备用楔式流量计，又担心精度不够和出现流场脉动、信号不稳定现象。经设计院推荐，选用肯威斯KVF法兰取压锥型流量计l7台，投用后效果很好。
（2）案例2：某石化氯碱厂，H：气体贸易交接计量方面，由于工艺上的特殊条件：低压力、低密度、量程比较大、口径较大（P：0.06MPa，P：0.12kg/m3，H/L：10：1，DN：150）的特点，且下限雷诺数低于正常界限值，多年来一直无可靠的计量手段。后选用肯威斯KVT锥型流量计，加上温、压补偿，经实际使用，仪表的示值与工艺计算的理论值基本吻合，又有技术监督部门的鉴定，从而解决了多年的难题。
（3）案例3：焦炉煤气测量，是锥型流量计的应用经典。由于焦炉煤气含较多杂质、易结垢，磨损孔板边缘，造成β比值的改变以及差压测量取压孔的堵塞，采用锥型流量计后，彻底解决了这个难题。宝钢冷轧2030设备1999年使用了8台锥型流量计，是国内较早的焦炉煤气测量成功应用，成为免维护的仪表之一。目前用锥型流量计测焦炉煤气已经被国内行业基本接受，累计使用超过千台。
（4）案例4：某污水处理厂，有一DN800的水管，从地面到3楼，管线长5m左右，虽然电磁、涡街、孔板都可以测水，但显然直管段无法满足测量要求，而锥型流量计在此工况下显示出不要直管段的优势，使用后测量稳定，精度较高，被用户作为一个优秀方案推广到其他厂。
4 结束语
由此可见，KV锥型流量计无论从原理、独特结构、应用实例和价位来看，都是很不错的产品，有着广阔的市场前景和普及推广的价值。它们已陆续进人中国市场，可以预计，随着市场推广的深人，国内用户大量消费这种KV锥型流量计将成为现实