弯管流量计测量原理及应用

　　一、引言

　　弯管流量计广泛应用于石油、化工、电力、冶金、钢铁等行业的液体、气体和蒸汽流量测量，能在φ10mm～φ2000mm 的大范围管道中精确测量各种流体的流量，弯管传感器可耐高温、高压、可在潮湿、粉尘、振动等各种恶劣的环境中正常工作，无插入件，无附加阻力损失，结构简单，安装方便。

　　二、弯管流量计的工作原理

　　1、原理

　　流体在管道中流动，在流经弯管时，流体类似于流过一个整流器，由于弯曲管壁的导流作用，在进入弯管前 2D 左右流体内侧被加速，而流体外侧被减速，直至进入弯管流体的流速形式被整流成近似于自由旋流理论描述的梯形速度流动模式，且在弯管 45°截面处达到最大，这个过程将持续在整个弯管中。在弯管出口处及下游 2D 范围内，流速模型的变化过程是进口变化的反过程。弯管在 45°截面各质点流速分布如图 1 所示。

　　根据质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律，在相同过流截面，各流质点的能量不变，由于各质点流速的变化，就形成了弯管的内外侧压差△P。这个压力差在 45°截面时达到最大，最稳定。且 45°弯管断面的流体平均速度 v 与压差 P 符合平方比例关系，流量愈大，差压愈大。流体流过弯管时的流量系数与弯管的几何结构尺寸(弯曲半径 R 和内径 D)有密切关系，即流量系数 a=f(R，D)因此当弯管传感器的几何结构尺寸确定之后，只要测取弯管 45°截面的内、外侧压差 P 和流体的密度ρ就可以确定流体的平均流速 v。

　　2、数学表达式

　　三、测量系统的组成

　　弯管流量计的基本组成包括弯管传感器和主机，还需要配置差压变送器、压力变送器和温度变送器，系统组成如图 2 所示。

　　1、差压变送器用来检测弯管传感器产生的差压值，因此它是弯管流量计测量系统必不可少的配件。

　　2、系统是否配置压力和温度变送器，要根据具体测量对象来决定，对于测量蒸汽或其它气体介质的系统，原则上必须配置温度和压力变送器，因为在测量弯管传感器差压的同时，必须测量介质的温度、压力值，以便能对蒸汽或气体进行必要的实时温、压补偿。见图3。

四、测量系统特点

　　1、传感器结构简单

　　弯管传感器利用管道系统弯头作检测元件，无附加压损及专门安装节流元件是其优点，弯管取压口开在 45o处，取压口结构与标准孔板相同，两个平面内的两个取

　　压口对准，使其能处于同一条直线上，如图 4。