彎管流量計的工作原理

彎管流量計與傳統的孔板流量計一樣同屬于差壓式流量計的范疇，只是彎管流量計產(chǎn)生差壓的方式與孔板流量計不同，孔板是利用流體的縮放原理產(chǎn)生差壓的，而彎管傳感器是利用流體的慣性原理產(chǎn)生差壓的。當流體通過(guò)彎管時(shí),由于受彎管的約束流體被迫作類(lèi)似的圓周運動(dòng),流體在作圓周運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用于彎管的內外兩側,使彎管傳感器內外兩側之間產(chǎn)生一個(gè)壓力差，該壓力差(也就是壓差值)的大小與流體的密度有關(guān)，與流體的平均流速有關(guān)，與流體作圓周運動(dòng)的曲率半徑有關(guān)。他們之間遵循作圓周運動(dòng)物體都必須遵循的牛頓運動(dòng)定律的有關(guān)規律。

F=m（V2/R）

其中：F—流體對彎管施加的離心力；

V—流體值彎管中的平均流速；

R—彎管中心曲率半徑；

我們對上述公式進(jìn)行整合、積分處理之后，zui終獲得如下關(guān)系式：

V=α（R/d）1/2（ΔP/ρ）1/2

其中：V—介質(zhì)中彎管傳感器中的平均流速；

R/d—彎管傳感器的彎徑比；

ΔP—流體通過(guò)彎管傳感器時(shí)產(chǎn)生的差壓值；

ρ—介質(zhì)的密度；

這個(gè)公式就是彎管流量計的基本公式，它描述了介質(zhì)在彎管傳感器中流動(dòng)時(shí),介質(zhì)對彎管施加的離心力與介質(zhì)的密度，介質(zhì)的平均流速以及彎管的重要幾何尺寸彎徑比之間的關(guān)系。這里提到的彎徑比就是彎管的中心曲率半徑與彎管內徑的比值，它是描述彎管幾何特征的重要參數。彎徑比的大小準確地描述了彎管的彎曲程度，隨著(zhù)彎管彎徑比的增加，彎管的彎曲程度將減小。它在流量公式中的作用于孔板流量計中的開(kāi)孔率β值十分相似（β=d/D），隨著(zhù)β值的變化可以改變流體通過(guò)孔板時(shí)的縮流效果，從而可以在相同的流量條件下獲得不同的差壓值。同樣，改變彎管傳感器的彎徑比可以改變流體作圓周運動(dòng)的曲率，從而使同樣的介質(zhì)流量獲得不同的離心力（也就是彎管傳感器顯示的差壓值），當然改變彎管彎徑比遠比改變孔板的開(kāi)孔率要困難得多。

大量的實(shí)驗證明，我們推導所得的數學(xué)公式*符合實(shí)際的結果，只要介質(zhì)在彎管傳感器中流動(dòng)的zui小雷諾數達到一個(gè)極低值以上，彎管流量計的流量系數α就是一個(gè)定值，這個(gè)結論與孔板流量計也是十分相似的。

“彎管流量計重現性精度很好，而測量精度不高”結論的可信程度

為什么那么多的前輩們在談到彎管流量計時(shí)雖然承認他們的重現性精度很高，但是，同時(shí)總是認為它的測量精度不高，搞清楚這些問(wèn)題對于彎管流量計的推廣應用有著(zhù)十分重要的作用，也許下面的分析會(huì )給我們一個(gè)比較公正的答案。

彎管傳感器的結構十分簡(jiǎn)單，它就是一個(gè)具有確定幾何尺寸的彎頭，流體通過(guò)彎頭產(chǎn)生離心力使彎頭的內外兩側產(chǎn)生一個(gè)壓力差，這個(gè)轉換原理十分清楚、準確。在彎管傳感器工作過(guò)程中只要能夠重復流體流過(guò)彎管傳感器的條件和狀態(tài)，彎管傳感器必然會(huì )產(chǎn)生不變的差壓信號，因此它的重現性精度好的結論是自然成立的。

說(shuō)到彎管流量計測量精度不高的結論時(shí)，我們不能超越當時(shí)的歷史條件和技術(shù)水平來(lái)討論。雖然彎管傳感器的結構是特別簡(jiǎn)單，但是，在當時(shí)的歷史條件下要想獲得高質(zhì)量的彎管并不容易（我們這里所說(shuō)的高質(zhì)量彎管包括：彎管的垂直度、水平度、扭曲度、不圓度、均勻度等等，其中彎管的圓度和均勻度對于加工成彎管傳感器特別重要，手工或者簡(jiǎn)單機械的冷彎或者熱彎都很難達到彎管傳感器對于彎管的基本要求。

其二，彎管流量計與孔板流量計一樣，也是屬于差壓式流量計的范疇，在選擇配套的差壓變送器量程范圍時(shí)我們都希望其差壓范圍大一些比較好，這將有利于保證系統測量精度的提高?？装辶髁坑嬁梢岳眠x擇不同的開(kāi)孔率β值的方法，使差壓變送器的量程范圍取得高一些，當然，這樣的選擇是需要付出代價(jià)的，其代價(jià)是使介質(zhì)流動(dòng)阻力損失大大加大，對于那些大流量、大管徑的情況下會(huì )大大增加系統的運行費用。

彎管流量計則不然，雖然彎管傳感器彎徑比的縮小有利于提高產(chǎn)生的差壓值，但是，這種提高是十分有限的，彎管流量計在實(shí)際應用中產(chǎn)生的差壓值應該說(shuō)是相對比較小的，在當時(shí)的條件下，差壓計的生產(chǎn)技術(shù)是比較落后的，它的精度等級、穩定性、零位漂移等等技術(shù)指標都不十分理想。對于低差壓，甚至微差壓的測量要求則更加困難。這樣的配套儀表就不能保證彎管流量計能夠獲得高質(zhì)量的測量精度。

當時(shí)的二次儀表的生產(chǎn)技術(shù)也是十分落后，當時(shí)的指針式二次表除了本身的精度不高之外，其他的功能更是無(wú)從談起，因此，在當時(shí)測量流量的二次儀表連zui基本的開(kāi)方運算也無(wú)法完成，只好將流量標尺作出非線(xiàn)性的形式。

以上三條是限制彎管流量計獲得好的測量結果的主要原因。當然，人們對于彎管流量計流量系數的確定，數學(xué)模型的建立和正確的應用這些科研工作者的主觀(guān)判斷也是十分重要的因素，總之，歷史的、主觀(guān)的、客觀(guān)的種種因素使得眾多專(zhuān)家學(xué)者們得出了彎管流量計測量精度不高的錯誤結論，使彎管流量計的發(fā)展和應用幾乎處于*停止的狀態(tài)。

現在我們在拋開(kāi)研究者主觀(guān)因素的條件下，看看前面談到的客觀(guān)影響因素的現實(shí)條件發(fā)生了什么樣的變化。

首先，彎管的加工目前已經(jīng)達到了相當高的水平，先進(jìn)的技術(shù)保證和專(zhuān)業(yè)化的加工設備使我們獲得具有足夠精度要求的彎管變得十分容易，這就保證了彎管傳感器生產(chǎn)的系列化和規范化成為可能。

其次，高質(zhì)量差壓變送器的誕生使彎管流量計的配套產(chǎn)品的質(zhì)量有了飛躍的發(fā)展，質(zhì)量非常不錯的電容式差壓變送器及智能型差壓變送器的出現和應用使過(guò)去傷腦筋的諸如：穩定性不好、精度不高、零位漂移不能很好解決等等一系列問(wèn)題得到了*解決。

微電子技術(shù)的發(fā)展和應用使二次儀表獲得了脫胎換骨的新生，測量蒸汽或者其他氣體時(shí)需要的密度補償；溫度對于傳感器產(chǎn)生熱膨脹修正和毛病一掃而而在選擇彎管流量計時(shí)，通常選擇與原有管道尺寸相同的彎管傳感器來(lái)進(jìn)行流量測量，如果工藝在管道設計時(shí)充分考慮到經(jīng)濟運行的要求，那么，介質(zhì)在彎管傳感器中可以產(chǎn)生足夠的差壓值，保證流量測量系統高質(zhì)量的運行。

綜上論述不難看出為何近幾年彎管流量計的現場(chǎng)應用反應，精度、穩定性、可靠性如此之高，得到用戶(hù)及業(yè)內人士的廣泛認可。據了解，目前彎管流量計技術(shù)在世界上我國處于地位，我們肩負著(zhù)民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)揚光大的重任。天辰電器在彎管流量計的生產(chǎn)、安裝、應用上有著(zhù)自己獨到理解和創(chuàng )新。彎管氣體流量計、蒸汽流量計、液體流量計、小口徑高精度流量計國內。天辰電器堅持自己的生存理念：人品造就產(chǎn)品、品德決定服務(wù)。以此實(shí)現公司的持續發(fā)展，實(shí)現共同發(fā)展貢獻社會(huì )的發(fā)展理念。