彎管流量計

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彎管流量計與傳統(tǒng)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。
彎管流量計既繼承了差壓式流量計 結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、測量精確的優(yōu)點(diǎn)，又克服了差壓式流量計 壓力損失大、容易堵塞、維護(hù)困難等缺點(diǎn)。
彎管流量計以其突出的節(jié)能效果、高穩(wěn)定性、高準(zhǔn)確性、高適應(yīng)性，在熱力、熱電、冶金、石化行業(yè)的蒸汽、煤氣、天然氣、冷熱水、油、空氣、乙炔、硫化氫、二氧化碳兩相流等介質(zhì)測量中迅速推廣。

應(yīng)用范圍
彎管流量計以其突出的節(jié)能效果、高穩(wěn)定性、高準(zhǔn)確性、高適應(yīng)性，在熱力、熱電、冶金、石化行業(yè)的蒸汽、煤氣、天然氣、冷熱水、油、空氣、乙炔、硫化氫、二氧化碳兩相流等介質(zhì)測量中迅速推廣，2012年產(chǎn)品覆蓋全國28個省，并且已進(jìn)入到國外市場，總計用量已達(dá)20000多臺套。

組成
彎管流量計主要由彎管傳感器、專用儀表或DCS系統(tǒng)、差壓變送器及一些管道閥門組件組成，當(dāng)流量測量需溫度壓力補(bǔ)償時，還應(yīng)配備壓力變送器、溫度變送器、溫度傳感器。
結(jié)構(gòu)形式
　　彎管流量計的一次傳感元件——彎管傳感器依安裝管線上的不同分為如下三種：
　　90°彎管傳感器——用于工藝管線90°轉(zhuǎn)彎連接處，替代原彎頭
　　180°彎管傳感器——用于直管線上，替代部分直管段
　　135°彎管傳感器——用于工藝管線135°轉(zhuǎn)彎連接處，替代原彎頭
流量計主機(jī)的特點(diǎn)
●多回路、多參數(shù)顯示
●先進(jìn)的觸摸式按鍵,外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，操作方便
●掉電保護(hù)功能，保護(hù)掉電后重要數(shù)據(jù)不丟失
●完備的實時運(yùn)算補(bǔ)償和數(shù)字濾波功能，提高了系統(tǒng)測量精度和穩(wěn)定性。
●智能邏輯判斷和自診斷功能
●RS－232（或485）串行接口輸出，可直接與其他儀表或計算機(jī)系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng)，滿足用戶和外部設(shè)備之間的實時通訊，或者外部控制、打印功能。
●標(biāo)準(zhǔn)（4－20mA）模擬量輸出（可以根據(jù)用戶需要選擇）
●熱量累計功能，可用于測量水蒸氣、供暖熱水的累計熱量
●時鐘功能，不受主機(jī)電源影響，能為用戶提供準(zhǔn)確的時間
●體積小、低功耗、運(yùn)行穩(wěn)定、測量精度高

工作原理
彎管流量計同屬于差壓式流量計的范疇，彎管傳感器是利用流體的慣性原理產(chǎn)生差壓的。當(dāng)流體通過彎管時,由于受彎管的約束流體被迫作類似的圓周運(yùn)動,流體在作圓周運(yùn)動時產(chǎn)生的離心力作用于彎管的內(nèi)外兩側(cè),使彎管傳感器內(nèi)外兩側(cè)之間產(chǎn)生一個壓力差，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(yùn)動的曲率半徑有關(guān)。他們之間遵循作圓周運(yùn)動物體都必須遵循的牛頓運(yùn)動定律的有關(guān)規(guī)律。
彎管流量計的研制成功，具有堅實的理論研究基礎(chǔ)和實驗研究基礎(chǔ)。在理論研究方面主要是通過直接求解流體流過彎管的微分方程數(shù)值解的方法，全面揭示流體流經(jīng)彎管的流動規(guī)律。在實驗研究方面既有實驗室的大量實驗研究，又有在國家流量檢定站（開封水大流量、煙臺蒸汽、華陽天然氣）對不同介質(zhì)的流量測量的權(quán)威驗證。
理論研究和大量的實驗研究表明：由于彎管的導(dǎo)流作用，流經(jīng)彎管的流體呈現(xiàn)了非常復(fù)雜的流動狀態(tài)。通過求取納維——斯托克斯微分方程（N—S方程）數(shù)值解，可以動畫顯示出這種流動狀態(tài)主要包括沿主管道方向的主流動、垂直于主流動的雙螺旋二次流動及出口漩渦等主體內(nèi)容，具有很強(qiáng)的規(guī)律性。根據(jù)對真實粘性流體通過彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差成正比例關(guān)系，具有很好的相關(guān)性。根據(jù)量綱分析原理，流過彎管的平均流速與彎管內(nèi)、外側(cè)的壓力差可由下式給出：
二次流的附加轉(zhuǎn)向作用
N-S方程——理論基礎(chǔ)
流動基本規(guī)律——出口漩渦
流體在某一溫度某一壓力的條件下流過一個管道，當(dāng)其流經(jīng)轉(zhuǎn)彎時，該流體將做相應(yīng)的圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。根據(jù)流體強(qiáng)制旋流理論，流體在管道內(nèi)作圓周運(yùn)動與固體在空間狀態(tài)下作圓周運(yùn)動類似，因此流體必然會產(chǎn)生慣性離心力，該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運(yùn)動的曲率半徑（也就是彎管傳感器的曲率半徑）等因素有關(guān)。
　　由于彎管傳感器曲率半徑是已知的，流過彎管傳感器的流體密度又可通過對流體的溫度、壓力等參數(shù)的測定利用主機(jī)的計算機(jī)準(zhǔn)確地求得，因此在彎管傳感器上產(chǎn)生的離心力的大小就只是流體流速的函數(shù)。只要測出離心力的大小，就可測出流體在管道內(nèi)的流速，將流速乘以管道的截面積和流體的密度，流體的流量即可計算確定。其計算關(guān)系如下：
　　式①給出了流過彎管流體的平均流速和差壓值的函數(shù)表達(dá)式：
　　V=a[（P1-P2）/ρ]β--------①
　　其中：V－－－流體的平均流速；
　　a－－－綜合流量系數(shù)，a=f（彎管彎徑比、雷諾數(shù)、介質(zhì)動力粘度、管道粗糙度等），其中尤以彎徑比的影響最為重要:
　　P1-P2-----彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差；
　　ρ－－－－流體的密度；
　　β－－－－指數(shù)；
　　計算出平均流速V,就可得出計算流量的函數(shù)表達(dá)式:
　　Q=S*V*ρ-----------②
　　式中：
　　S－－－－彎管橫截面積；
　　V－－－流體的平均流速； 適用范圍
　　1、 公稱直徑：25mm≤DN≤2000mm
　　2、 公稱壓力：PN≤10MPa
　　3、 介質(zhì)溫度：t≤450℃(t>450℃訂貨時通知)
　　4、 雷諾數(shù)范圍：ReD>104
　　5、 精度等級：1級，1.5級
　　6、 R/D≥1.25
流量計特點(diǎn)
●測量準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好：彎管流量計系統(tǒng)測量精度高達(dá)0.5~1.5級，重復(fù)性準(zhǔn)確度則高達(dá)0.2%。
●無附加壓力損失：彎管傳感器沒有任何插入件或節(jié)流件，因此在測量流量過程中不會對被測流體造成附加壓力損失，可節(jié)省流體輸送的動力消耗，節(jié)約能源。
●適應(yīng)性強(qiáng)：彎管傳感器可在高溫、高壓、粉塵、振動、潮濕及其它惡劣環(huán)境中正常使用。
●量程范圍寬：流速測量范圍：液體介質(zhì)為0.2～12米/秒, 蒸汽或氣體介質(zhì)為5～160米/秒的。管徑范圍： φ10～φ2000mm。
●直管段要求不嚴(yán)格：直管段前五（5D）后二（2D）即可充分滿足使用要求。
●使用壽命長：彎管傳感器耐溫、耐壓、耐腐蝕、耐磨損、耐振動性能好，并對微量磨損不敏感。傳感器經(jīng)特殊加工處理后壽命至少與管道壽命相同。
●安裝方便、耐磨損、免維護(hù)：由于彎管傳感器對磨損不敏感，所以可以直接焊接安裝在管道上，一次焊接完成后再也不存在泄漏等令人頭痛的問題，不需維護(hù)。

基本特點(diǎn)
全
測量介質(zhì)全，包括液體、蒸汽、氣體等。液體包括熱水、冷水、油、液氨以及其它液體；蒸汽包括過熱蒸氣、飽和蒸氣；氣體包括高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、氧氣、空氣、天然氣、乙炔、硫化氫等等。
寬
管徑范圍寬：DN10——DN2000mm；
溫度范圍寬：-50℃ ——600 ℃；
壓力范圍寬：0——32MPa；
安裝范圍寬：管道轉(zhuǎn)彎處和直管道上均能安裝，管道的轉(zhuǎn)彎處用90°標(biāo)準(zhǔn)傳感器，直管道上用“V”型傳感器；
量程比寬： 10：1；能滿足雙向測流；
流速范圍寬：適用于管道內(nèi)流速為0.2～12米/秒(液體介質(zhì))和5～160米/秒(氣體介質(zhì)包括蒸汽)的流體流量測量，且都能滿足測量準(zhǔn)確度的要求；
適用條件寬：彎管傳感器可在高溫、高壓、粉塵、振動、潮濕及其它環(huán)境惡劣，安裝條件極差的現(xiàn)場中正常使用，如果采用耐腐蝕材料(如：不銹鋼、工程塑料、玻璃、陶瓷等)制造的彎管傳感器也可測量各種腐蝕性介質(zhì)的流量。
短
直管段要求短，前五(5D)后二(2D)倍管徑長的直管段就能滿足其對直管段的要求，從而方便了這種流量計在工業(yè)現(xiàn)場的推廣應(yīng)用。
省
彎管傳感器沒有任何插入件和節(jié)流件，因此在測量流量過程中不會對被測流體產(chǎn)生附加壓力損失，可節(jié)省流體輸送的動力消耗，降低運(yùn)行費(fèi)用。
只要用彎管傳感器代替原來管道上的彎頭即可進(jìn)行流量測量，傳感器壽命和管道壽命相同。
安裝運(yùn)行后幾乎沒有維護(hù)工作量。
準(zhǔn)
系統(tǒng)測量準(zhǔn)確度：0.5～1.5級。
穩(wěn)
重復(fù)性精度為0.2%。長期運(yùn)行性能不變。由于彎管傳感器一次安裝之后，不再需要重復(fù)拆裝，因此其安裝精度也能得到很好的保證。



彎管流量計的系統(tǒng)構(gòu)成
1． 測量煤氣、空氣等彎管流量計系統(tǒng)構(gòu)成
        常用的系統(tǒng)構(gòu)成見下圖：（安裝圖以垂直安裝，正壓測在上）
2．測量蒸汽彎管流量計系統(tǒng)構(gòu)成
　　常用的系統(tǒng)構(gòu)成見下圖：（安裝圖以垂直安裝，負(fù)壓測在上）
3．測量液體彎管流量計系統(tǒng)構(gòu)成
　　常用的系統(tǒng)構(gòu)成見下圖：（安裝圖以水平安裝）

主要技術(shù)參數(shù)：
  . 取壓方式：內(nèi)外側(cè)取壓
  . 公稱壓力 : ≤ 32MPa
  . 公稱通徑： 50 ～ 1000mm
  . 精確度（不確定度）： ± 2.5%
  . 適用范圍：雷諾數(shù)范圍 ReD ： 10 6 ≥ ReD ≥ 10 4

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