已系列化的90°弯管流量计

    这里所介绍的弯管流量计是指以90°弯管为传感器和相应的仪表组成的检测系统。弯管流量计有许多优越性是显而易见的,例如无附加压力损失。适应性强、价廉、使用寿命长、良好的压差再现性(为±0.2%)等是为学术界所公认的。可是由于其流量系数的分散性,为了达到较高的应用精度的要求,必须进行这一标定。因此难于实现制造的标准化和系列化,也就无法实现产业化。河北理工学院李志教授等人已成功地解决了流量系数的分散性问题,使弯管流量计跨入到产业化实用化的阶段。本文试图从工程技术应用的角度和用户的角度来分析探讨他们的成果和应用的一些问题。

    1　弯管流量计系统的结构

    河北理工学院智能仪器厂弯管流量计系统示意图如下图所示。

    (1)弯管传感器:满足一定条件的90°工业弯头。在45°处的内外侧引出取压口。

    (2)差压变送器:测弯管内外侧差压。

    (3)压力变送器:采集介质的压力参数。

    (4)温度变送器:采集介质的温度参数。

    (5)主机:有ZLRJ-ABC3个系列,为高档微机,具有丰富的功能(参见后面的介绍)。

    2　原理及特点

    2.1　原理简述

    当具有一定流速的流体流经弯管时,流体被迫作圆周运动,这时流体必然会产生惯性离心力。该离心力的大小与流体的流速、流体的密度及此弯管的曲率半径等因素有关。此离心力的作用将使流体对弯管的外侧壁施加一个正向的(相对于内侧壁而言)挤压力,而对弯管的内侧壁则有一个负向的牵引力,于是弯管的内、外侧壁之间就会形成一个由离心力的作用而产生的似差动式的差压,该差压的大小与流体流速的平方成正比。下式为流过弯管流体的平均速度和差压的关系式。

式中　υ—流体的平均速度;

      α—综合流量系数,其值和弯管的弯径比(弯管的曲率半径R和弯管内径D之比R/D)、雷诺数、介质粘度、管道粗糙度等有关。其中尤以弯径比R/D的影响最为重要。

      Δp—弯管外、内侧压差,Δp=p1-p2;

      p1—弯管外侧壁所受的挤压力;

      p2—弯管内侧壁所受的牵引力;

      ρ—流体的密度。

　　显然,Δp是可以直接检测的,只要能确定α和ρ,即可完成对流体的检测。

     2.2　关于综合流量系数α

    自1911年世界上第一篇关于弯管流量计的研究报告发表至今,学术界公认弯管传感器具有良好的压差再现性,但只是它的流量系数的离散度很大,在个别场合要用到弯管流量计时,只好逐一标定后再使用。因此大大阻碍了弯管流量计的应用和发展。河北理工学院李志教授等人,经过多年的大量实验和深入研究,发现使弯管流量传感器的综合流量系统α一致性极好的最为重要的条件,是弯管传感器的弯径比R/D在某一区间里,同时发现低粘度介质的α值是一个定值,不随介质的变化而变化,从而成功地解决了弯管传感器的一致性难题。随后他们又研制了相应的具有极强运算能力的智能化的ZLRJ-A/B/C三个系列的配套主机。他们的这一成功,使得弯管流量计极容易实现产业化、系列化,而且价格较低。他们的研究成果于1991年、1994年和1995年通过了专家级鉴定和国家定型新产品的鉴定,为国家专利产品,并在众多热电厂和热力公司等用户中使用后得到了充分的肯定和很好的评价。