由于VNZ流量计并不受速度分布的影响,因此可将这种VNZ流量计安装在一个普通差压式流量计无法适用的很短的直管上或很 小的安装地点内.由于减少了上下游直管段及流动调整器,安装空间及占地面积都大大减少,因此可以使原始投资大大削简.
一个VNZ流量计的典型安装图如图12所示.请注意VNZ流量计所要求的上游直管为0至3D,而其下游所要求的直管段为0至1D。
图12 VNZ流量计的典型安装图
7.1.2 多声道气体超声流量计(USM)
在现行的我国国标GB/T18604-2001[11]及AGA9号报告[12]中推荐的上游最小直管段长度l1为10D,下游最小直管长度l2 为5D 。
在关于气体超声流量计的ISO国标标准(草案)ISO/WD17089[10]中已不再推荐l1 和l2 ,其原因是:由于超声流量计的类型,其上游的管道配置和流动调整器在具体情况下变化很大,因此要想对超声流量计上游的直管段实现标准化实际上是不可能的。为克服安装条件的影响,为减小由于上游管道配置所带来的误差,可以采用以下三种方法:
(1) 增加超声流量计上下游的直管段长度;
(2) 使用流动调整器;并认定流动调整器是USM不可分的一部份。
(3) 在尽可能接近(类似)实际工作条件的条件下进行实流校准因此各个厂家所宣布的推荐的上下游直管段都不相同,例如:Daniel(丹尼尔)公司公布(1)在没有流动调整器的条件下,SeniorSonic所要求的上游直管段长度L1至少是 20D, L2至少是 5D;(2)当采用CPA50E和丹尼尔的Profiler流动调整器(FC)时,流量计上游L1=10D处应安装FC,在FC之前(上游)应还有5D的直管段 ;(3)当采用GFC VAS流动调整器时,在l1 =10D处安装流动调整器,该流动调整器占5D管长,在它的上游至少还有5D的直管段。
Instromet (英斯卓美)公司则宣布:对于该公司的Q.Sonic-4c,超声流量计表体长度为3D(或4D)；在流量计表体前3D处安装改进型的Spearman厚板式流动调整器（FS-3），在FS-3的上游需要有2D的直管。即l1 总长为5D，下游l2 为2D。这是USM至今最短的上下游直管段要求。然而，如前所述，VNZ流量计所要求的上游最小直管段长度l1 是0至3D；下游最小直管段长度l2 是0至1D，而且不需任何流动调整器，这是任何一种气体超声流量计都不能够与之相比的。
7.1.3气体涡轮流量计
由于涡轮流量计与超声流量计一样同属于速度式流量计，因此气体涡轮流量计的性能也同样受速度分布及旋涡二次流的影响。关于气体涡轮流量计的国际标准ISO9951:1993(E)规定：在高水平干扰及低水平干扰的下游2D处安装气体涡轮流量计，该流量计上、下游的直管段都是2D。受高（或低）水平干扰的影响、气体涡轮流量计的附加误差应不大于±0.3％（被测流量值的±0.3％）。因此在气体涡轮流量计的上游应安装流动调整器。
为了使气体涡轮流量计具有抗干扰的能力，Instromet（英斯卓美）公司将所研发的X4X两级流动调整器整合到SM—RI型涡轮流量计中组成了一体化的SM—RI—X型气体涡轮流量计。1994—1995年经欧洲、德、法、荷、意等国的五大燃气企业的联合测试组GERG的测试证明：SM—RI—X完全符合ISO9951的各项要求。
与SM—RI—X相比，VNZ流量计上游仅要求0至3D的直管段，下游仅要求0—1D 的直管段，而且VNZ流量计不需要整流器。VNZ流量计可测量清洁或脏污的气体（或液体），在它的上游不需要安装过滤器，可测高温流体这些都是它的优点。不足之处是：有关VNZ流量计在ISO9951规定的高∕低水平干扰下游 2D处的全面测试，未见报导，类似的测试有报导。
7.2从仪表的可靠性及信号的稳定性作剖析
大多数的节流式差压流量计都没有可动部件，因此可以认为它们在机械性能方面是稳定的，然而，虽然标准孔板早已列入国际标准ISO5167和我国国家标准GB2624,但它在结构上是有其固有弱点的，它在实际使用中是不耐用的。一块孔板的使用期限可以是十年或更长，但在安装投运后仅4至5个月，其入口边缘的尖锐度就已开始遭到破坏。在使用中，由于流体的磨蚀作用，特别是对于高压、或高流速含颗粒的流体以及高温蒸汽等，它的入口边缘将更快地变钝，被磨成圆形入口边缘。其结果是：在相同的流量下，孔口后流体的收缩程度减弱，差压不断降低，会形成日益增大的负的流量误差。孔板出口处的流束最小截面积在入口被磨蚀后已经增大，如果在此状况下能够标定，自然会发现该孔板的流出系数已经增大，但使用中仍沿用按标准公式计算得出的较小的系数。因此会出现日益增大的负的系统误差。孔板是当今各工业部门中使用量最大，应用面最广的一种计量器具，然而它的精确度却是使用时间的函数，即越用越不准。因此有必要用另一种更先进的节流装置来取代孔板。其它节流式流量计也有类似的问题。可以看出如果决定β值的几何形状改变了就会对测量精度有影响，因此对传统的节流式流量计，流体的磨蚀是影响流量计性能的一个问题。
VNZ流量计的设计和制造，可以确保它决定β值的边缘不会由于接触流体而被磨损。当流体流入VNZ流量计表体内时，高速的核心流动将被迫按照流线的路径与靠近管内壁的边界层相互作用，于是一个二次形成的边界层会沿着锥体周围的区域被重新分布。其纯结果就是一个接近于管内流速的完全混合，从而可以使流量计按预计的方式工作，正常发挥其性能。在长期使用后，如果在锥体的前端（即头部）产生磨蚀，也不会影响VNZ流量计的性能，而且这里通常都使用坚固的材料来制作它或者该处有坚固的支撑结构，如图13所示[9] 边 界 层 效 应
图13锥体周围的边界层效应及决定直径比β值的边缘
对于大多数其他类型的差压式流量计信号的稳定性可以是一个主要问题，它们可能会造成信号的多次反射。对于VNZ流量计来说，在其内锥体的尾部产生的是一种高频率低幅值的旋涡。这种类型的信号会增强差压变送器的性能，使之能测量更小的差压，从而使量程比（范围度）增大。这主要是由于信号并没有被造成误差的噪声所淹没。在压缩机控制的使用场合，如使用VNZ流量计将是理想的。
对于内锥体在其尾部所得的是高频、低幅值的波动信号，如图14（a）所示。对于孔板，所测得的是低频、高幅值的波动信号，如图14（b）这对测量不利。
图14（a）VNZ流量计信号 图14（b）孔板的信号
7.3 从几种流量计的购置费用进行剖析：
一般说超声的购置费用最高，涡轮流量计的购置费其次，VNZ流量计最低而且它对不同被测介质的适应能力强，对不同工况条件的适应范围也宽，雷诺数的适用范围也更宽。其他如测量稳定性好，工作耐用可靠，要求直管段短，适宜测脏污流体更是它的突出优点。因此，VNZ流量计无疑地是一种物美价廉的优秀的流量计，它是取代孔板等差压式流量计的最佳更新换代的产品。
8.利用VNZ流量计解决流量测量难题的典型用例分析
8.1湿气体的流量测量难题
采用孔板测量湿气体时，产生相当大的误差，这是由于当气体被水饱和时，差压变送器的响应时间会造成计量误差，再加上如孔板的上、下游存留着水时，会造成测量上的难题。当采用VNZ流量计取代了孔板后的结果是获得了很小的不确定度。其测量结果的前后对比如图15所示。在图15的下半部份示出使用孔板测量湿气体流量的记录曲线。由于在孔板的上下滞留有水，于是当水积存多了就形成了“气水相混”的团状流动的条件。其结果是：使用孔板的计量站的不确定度变成超范围的增大变宽。而当有气水相混的团状流动发生时，VNZ流量计则有很快的响应时间，无积水现象。而且VNZ节流装置还能同时跟踪静压力的变化。湿气体流量测量记录仪上的记录曲线如图15所示。该图的上半部份表明当采用VNZ流量计取代孔板后，它能迅速排除积存的水并正常测量汽团状流的情况，而该图的下部是采用孔板时测量汽团状流流量的记录曲线。此图直接取自土地管理局（BLM）计量站的圆图记录仪。
关于利用VNZ流量计测量湿气体流量的最新报告详见文献[14]
图15 采用孔板和VNZ测量湿气体流量的记录曲线
8.2焦炉煤气流量测量难题
焦炉煤气中的萘和焦油会凝析出来并沉积在孔板上，使得无法利用孔板实现有效的计量，另外它还是一种低静压，低流速的气体，在VNZ 流量计出现之前，焦炉煤气的流量测量一直是一个众所周知的难题。请看瑞典的钢铁公司是如何利用VNZ（V—cone）流量来解决此难题的。
V—Cone流量计的典型用例分析
焦炉煤气的流量测量
瑞典 SVENSKT SKAL OXELOSUND
使用的气质条件：
焦炉煤气是焦碳生产厂的副产物，在SSAB公司它被用来作为轧钢厂中窑炉的主要燃料。这种焦炉煤气包含有许多带来难题的成份，比如萘、铵的水合物和焦油。这些气体的组份独特地会从气
