發展循環經濟，實現企業的可持續發展，能源計量是的基礎，但是冶金企業能源計量存在很多難題，尤其是煤氣系統管道直徑大、介質臟污，受工藝環境和工藝技術影響很難滿足檢測要求，嚴重影響檢測裝置的計量準確性。如何解決煤氣系統的計量問題，一直困擾著冶金企業。塔形流量計是近幾年才出現的一種新型流量計，與孔板相比，塔形流量計有著的優勢。

    一、塔形流量計的結構及其工作原理

    1. 塔形流量計的結構

    塔形流量計本身是一個整體結構，無可動部件，如圖1所示。

    2. 工作原理

    塔形流量計是一種節流式差壓流量計，遵循封閉管道中流體質量守恒（連續性方程）和能量守恒（伯努利方程）定律。

    標準節流件普遍適用的流量方程為

    塔形流量計采用等效的開孔直徑d_v（錐形體截面圓的直徑）代替了標準節流件的開孔直徑d。同時采用一個等效β_v取代β，即

    所以，塔形流量計的實用流量方程為

    式（4）、（5）和式（1）、（2）實質是相同的，只是用等效的D²、β_v²替換d²。

    式中：q_m、q_v―――質量流量，kg/s、體積流量，m³/s；C―――流出系數；β_v―――等效直徑比，

    塔形流量計的可膨脹性系數為

    式中：ΔP―――差壓；β_v―――錐形體的等效直徑比；K―――可壓縮流體的等熵指數；P₁―――節流件上游取壓孔處的壓力（單位與ΔP相同）。

    二、塔形流量計的優點

    1.對流體有均速作用

    流體在管道中流動時，當流體流動不受任何阻礙和干擾達到充分發展狀態時，其速度分別為：越靠近管道中心流速越快，在中心處達到；越靠近管壁流速越慢，在管壁處接近零。而塔形流量計由于錐形體處在管道中心，它直接把流體從高速流動的中心部位分開，使流速快的流體分別向四周流速慢的流體靠攏并拉動它們混合一起流動，這種快慢混合的結果是：原本流速快慢的差別消失了，流體變成了真正的均勻流動。流體流速被均勻化所帶來的好處是：測量信號真實反映了被測流體的實際值，并使得在低流速時流量計前后仍能產生足夠準確的差壓，隨著流速的降低，這種作用更加顯著，而傳統的差壓式儀表對這種情況可能早已不能測量了。

    2. 具有很強的抗干擾能力

    流體流動遇到阻擋物時會在其后部產生漩渦流，如渦街流量計就是基于這個原理工作的。同理，像孔板等節流件在管道中也是阻擋物，在其后部除了產生靜壓力差外必然也會產生漩渦流。然而，這個漩渦流對于渦街流量計來講是有用的信號，對于差壓式流量計卻是有害的干擾。因為這個干擾的存在會在節流件下游產生“信號跳動”現象，嚴重干擾了正常信號的測量。塔形的結構是邊壁節流，節流件后部產生干擾流的分布是等量相反（對稱分布）而相互抵消，因此使干擾程度大大減輕。而孔板等傳統節流件是中心節流，產生的干擾流方向直接指向取壓口，嚴重干擾了測量信號，特別是小流量時干擾甚至大于測量信號而無法正常工作。經過大量的試驗和科學檢測證明，孔板負壓端產生的是高幅度低頻率跳動，而塔形負壓端產生的是低幅度低頻率跳動。

    3. 對流體的整流功能

    絕大多數流量儀表要求足夠長的前后直管段，目的就是為了使流體流動狀態成為充分發展管流以復現實驗條件下的流動狀態。但是由于現場工藝條件復雜，如管道中有各種閥門、彎頭、縮徑、擴徑、泵等，使得儀表所需較長的直管段很難滿足，所測量誤差增大。因此，絕大多數流量儀表很難在不滿足直管段條件下取得準確的測量值。而塔形流量計由于其邊壁節流的特殊結構，使得流體在遇到塔形節流件時，被強迫按照“管壁與節流件之間由寬變窄的狹長通道”內流動，該通道可以等效為一個管式整流器，經過這個通道后，各種干擾流的變化為：不規則流動―被迫在規定的通道流動―變成規則流動。因此，它能夠對上游處因各種外界因素引起的不規則的流動畸變自動進行矯正整流，從而使到達測量區的流動形成規則的流動。因此只需極短的直管段就能取得準確的測量值，由此大大減輕了用戶的工作量和投資，這是大多數流量儀表所的。

    4. 節流件耐磨損

    節流式差壓儀表的測量準確度是靠它的“幾何尺寸”保證的，這一點塔形流量計和孔板是一樣的，但是由于孔板測量的關鍵部位易磨損，它的測量誤差隨著使用時間在緩慢變大，而從塔形流量計的節流結構可以看出，其關鍵的節流邊緣是處在節流件后部的鈍角，并順著流體方向。當流體流過節流件表面和管壁間的通道時，會形成“邊界層效應”，該效應會使流體到達測量部位前，逐漸離開節流邊緣一個微小的距離，這樣就使得被測流體不與節流件關鍵部位接觸，不可能有磨損情況發生，其關鍵部位的幾何尺寸就能保持長期不變，因此能夠長期穩定地工作。

    5. 自清潔功能

    測量臟污介質時，由于流體在靠近管壁處的流速變慢極易使臟污物等沉積或附著在管壁上，對于孔板還會在前面堆積。當流體通過塔形流量計與管壁之間形成的由寬逐漸變窄的通路，它迫使流體流動速度加快，從而對管壁、節流件表面附件形成了吹掃沖刷作用，所有臟污不可能在這里停留或附著，所以不會產生臟污的積垢，更不存積垢死角。

    三、塔形流量計的分類

    目前，在生產應用中主要有管段式和插入式兩種形式的塔形流量計。

    管段式塔形流量計具有所需直管段短、測量準確度高等優點，但是不能實現在線安裝，在連續性生產企業很難實現改造。插入式塔形流量計雖然能實現在線安裝，但是是以犧牲準確度和所需直管段較長為代價的。因此，在實際應用中應以實際情況酌情選擇使用。

    四、塔形流量計在濟鋼煤氣計量中的應用

    濟鋼供濟南市民用焦爐煤氣計量現場直管段短、用量有峰谷，先后應用過標準孔板和渦街流量計，但是這兩種檢測裝置都引起過計量異議。

    塔形流量計于2007年3月開始在濟鋼外供煤氣計量中試驗應用一臺塔形流量計，經過一段時間運行，數據穩定準確。8月拆下檢驗，無臟污介質附著。2008年逐漸推廣應用到其他的外供煤氣計量中，至今效果良好。圖2是外供煤氣開機量和儀表量之和的對比圖，可以看出兩者之間的運行趨勢一致，塔形流量計能滿足計量需求。

    五、塔形流量計的應用前景

    在冶金企業計量中，因為受生產工藝、安裝條件和檢測介質的影響，很多檢測點難以找到適合的檢測裝置，塔形流量計的出現為工業計量開辟了新的領域。