彎管流量計(jì)的工業(yè)應(yīng)用

一、彎管流量計(jì)的原理彎管

流量計(jì)是一種差壓式的流量計(jì)，是利用流體流經(jīng)彎管傳感器產(chǎn)生離心力的原理來測量流體流量的。當(dāng)流體流經(jīng)彎管時(shí)，由于彎管的約束，迫使流體在彎管內(nèi)作類似的圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)流體強(qiáng)制旋流理論，流體作圓周運(yùn)動(dòng)遵循的規(guī)律與固體在空間狀態(tài)下作圓周運(yùn)動(dòng)相似。彎管內(nèi)的流體由于作圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生離心力，該離心力的大小與流體流速、流體的質(zhì)量（密度）以及作圓周運(yùn)動(dòng)的曲率半徑等因素有關(guān)。離心力的作用使流體對彎管內(nèi)、外側(cè)產(chǎn)生壓力差，測出此差壓值就可計(jì)算出管道內(nèi)流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出流體的流量值，這就是彎管流量計(jì)的基本測量原理。

二、彎管流量計(jì)的基本特點(diǎn)及與其它流量計(jì)性能比較

1、結(jié)構(gòu)簡單，性能價(jià)格比優(yōu)越彎管傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)幾何90度彎管加工制作而成的，法蘭式取壓的孔板流量計(jì)是市場上價(jià)格*便宜的流量計(jì)，彎管流量計(jì)的價(jià)格完全可以和它相比。

2、免維護(hù)的流量傳感器真正意義上的免維護(hù)流量測量裝置是沒有的，我們這里所謂的免維護(hù)流量測量裝置應(yīng)該具備如下的基本品質(zhì)：工作中不會磨損或者對磨損不敏感；在高速流體沖擊下不會變形、扭曲、震動(dòng)；長期高低溫工作條件下敏感元件不會老化、變質(zhì)而降低穩(wěn)定性和靈敏度；對于環(huán)境中可能出現(xiàn)的震動(dòng)、粉塵、潮濕、電磁場干擾不敏感；經(jīng)過長周期運(yùn)行它的穩(wěn)定性、靈敏度、準(zhǔn)確性不會發(fā)生明顯變化；能在*大程度上防止傳感器被粘污、結(jié)疤、堵塞等等。符合免維護(hù)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)，保證了流量計(jì)長期高精度測量的工作狀態(tài)。而孔板流量計(jì)的節(jié)流口對微量磨損就十分敏感。規(guī)程規(guī)定，計(jì)量用孔板流量計(jì)的孔板每年必須進(jìn)行一次或一次以上的強(qiáng)制性磨損檢查，這是保證孔板流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量的必要條件。對于那些大管徑的孔板和蒸汽孔板，其拆裝難度之大，維修費(fèi)用之高，給使用者帶來了額外的負(fù)擔(dān)。彎管傳感器因耐磨損、免維護(hù)、長周期高精度運(yùn)行的特點(diǎn)，可滿足直接焊接安裝的技術(shù)條件，焊接法安裝解決了流量測量裝置現(xiàn)場跑、冒、滴、漏等令人**的問題。

3、無任何附加節(jié)流件或插入件，無附加壓力損失，節(jié)約能源這一特點(diǎn)給彎管流量計(jì)的工業(yè)化應(yīng)用帶來了巨大的便利和經(jīng)濟(jì)效益。對孔扳流量計(jì)來說，流體在孔板上的壓力損失是不可恢復(fù)的，其損失可達(dá)孔板在該流量下產(chǎn)生的差壓值的60%~80%，為了提高其測量精度，設(shè)計(jì)人員在選定孔板流量計(jì)的工作差壓值時(shí)一般都取高值，使該壓力損失成為不可忽視的數(shù)值。彎管流量計(jì)則不存在管道附加阻力損失的問題，孔板的節(jié)流損耗可簡單地看作是彎管流量計(jì)的節(jié)能效果，這對于那些大系統(tǒng)、大管徑、大流量、低壓力的測量對象好處更加明顯。在蒸汽測量系統(tǒng)中，為維持一臺安裝在百噸/小時(shí)流量管道上的孔板流量計(jì)正常運(yùn)行，年耗電數(shù)萬度，折合人民幣數(shù)萬元。這里僅考慮孔板流量計(jì)壓力損失為幾十千帕，為使這個(gè)問題有一個(gè)量的概念，我們做出了一些推算列在表中。表一的數(shù)據(jù)為蒸汽流量測量中不同的壓力損失，孔板流量計(jì)引起的額外耗電量、電耗費(fèi)用，其中運(yùn)行天數(shù)按360天計(jì)算，電價(jià)按0.4元計(jì)算。表一

孔板壓力損失(KPa) 體積流量（m3/h） 能耗（KW）年運(yùn)行費(fèi)用（萬元） 

10 5000 13.8 94.8

7000 19.4 46.7

10000 27.7 89.6

20 5000 27.7 89.6

7000 38.8 813.4

10000 55.5 619.2

30 5000 41.6 714.4

7000 58.3 220.1

10000 83.3 428.8

40 5000 55.5 619.2

7000 77.7 626.8

10000 111.1 238.4

由表一可見流量為5000m3/h的蒸汽，當(dāng)孔板壓力損失為20KPa時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用為9.6萬元。而彎管流量計(jì)沒有附加阻力損失，如用彎管流量計(jì)代替孔板流量計(jì)進(jìn)行蒸汽流量測量，可大大地降低運(yùn)行費(fèi)用，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

彎管流量計(jì)的工業(yè)應(yīng)用
4、可測量容易臟污、易堵塞傳感器的流體循環(huán)水水質(zhì)較差，對流量測量裝置的污染影響較大。孔板流量計(jì)的節(jié)流件或渦街流量計(jì)的插入件極易被循環(huán)水玷污或堵塞，尤其是孔板節(jié)流口的直角部分，即使是輕微的玷污也會對測量精度造成極大的影響。彎管傳感器對于類似循環(huán)水這樣的介質(zhì)（如高爐煤氣等）其適應(yīng)性是不用懷疑的，即使是長期的運(yùn)行也能保證彎管流量計(jì)的正常工作，保證其足夠的測量精度。我們的措施是：

（1）在允許的范圍內(nèi)盡可能加大取壓孔的孔徑；

（2）取壓孔連接的根部閥選擇三通旋塞閥，方便對取壓孔進(jìn)行必要的疏通；

（3）定期用低壓蒸汽對取壓閥以及取壓孔進(jìn)行吹掃、清洗，對易結(jié)疤的介質(zhì)可以在一定程度上改善彎管傳感器的工作狀態(tài)。

5、適應(yīng)性強(qiáng)，量程范圍寬、直管段要求不嚴(yán)格只要是能用孔板、渦街，均速管等流量計(jì)進(jìn)行測量的流體都可用彎管流量計(jì)來進(jìn)行流量測量，且在耐高溫、耐高壓、耐沖擊、耐震動(dòng)、耐潮濕、耐粉塵等方面，彎管流量計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于這些常用的流量計(jì)。高溫、高壓、沖擊、震動(dòng)使渦街流量計(jì)適用范圍十分有限，這與它的測量原理有關(guān)。震動(dòng)、沖擊對彎管傳感器的正常工作幾乎沒有影響，而高溫、高壓對于彎管傳感器來說只要采用與工藝管道相同材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)彎頭，就可以得到解決。量程范圍寬一方面是指彎管流量計(jì)對于其測量介質(zhì)的流速適用范圍寬，蒸汽或其它氣體介質(zhì)，流速范圍為0~7~70m/s；液體介質(zhì)流速范圍為0~0.3~5m/s。以上所說的流速范圍也沒有嚴(yán)格的限制，如果被測介質(zhì)沒有上限流速的限制，則流速范圍還可更大；有足夠精度的微差壓變送器相配合，則流體流速的低限可取得很小。高質(zhì)量微差壓變送器的應(yīng)用使彎管流量計(jì)能夠適應(yīng)低流速、小信號測量的要求。總之，彎管流量計(jì)的量程范圍完全可以滿足不同對象的流量測量的要求。量程范圍寬的另一方面是指彎管傳感器的幾何尺寸沒有限制，管徑可從十幾毫米到一米甚至兩米以上。直管段要求不嚴(yán)格也是彎管流量計(jì)在現(xiàn)場使用中十分重要的特點(diǎn)之一，許多流量測量裝置都因?yàn)楝F(xiàn)場直管段不能滿足要求而不能進(jìn)行測量或不能保證其測量精度。彎管流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)只需保證前5D、后2D，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它流量測量裝置的要求。

6、測量精度高、重現(xiàn)性好實(shí)驗(yàn)證明，彎管流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度可達(dá)到1.0%。重現(xiàn)性精度高達(dá)0.2%。

7、測量數(shù)據(jù)可直接接入DCS系統(tǒng) 測量數(shù)據(jù)可直接輸入DCS系統(tǒng)。專用主機(jī)配有RSR-232、485通訊接口。

彎管流量計(jì)的工業(yè)應(yīng)用
三、彎管流量計(jì)的應(yīng)用

1．彎管蒸汽流量計(jì)彎管流量計(jì)用于蒸汽流量的測量，使蒸汽流量測量裝置容易泄漏的難題得到根本性的解決，無阻力損失的優(yōu)點(diǎn)，可獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，耐磨損、長周期運(yùn)行不需要進(jìn)行復(fù)雜維護(hù)和修理，使運(yùn)行維修費(fèi)用降到*低點(diǎn)。

2．彎管液體流量計(jì)處于地下或者半地下的輸水管道，對于流量計(jì)的要求更多的是耐用性，水系統(tǒng)管網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，希望水系統(tǒng)流量傳感器一次安裝之后能達(dá)到長周期、免維護(hù)、高精度可靠運(yùn)行。彎管流量傳感器具備的堅(jiān)固耐用抗磨損、可長周期保持足夠高的測量精度的特點(diǎn)，在這里可以發(fā)揮*大的作用。在水系統(tǒng)中，特別提一下的是化學(xué)水處理含酸水的流量測量，化學(xué)水處理過程中，由于水呈現(xiàn)酸性，其管道都是襯膠的，對于這種特殊的被測介質(zhì)（酸、堿性介質(zhì)），只要選擇耐酸不銹鋼、防腐型彎管傳感器就可以方便地解決流量測量問題。至于諸如鍋爐上水，雖然壓力、和溫度相對比較高，只要解決焊接問題，用彎管流量計(jì)進(jìn)行流量測量是完全沒有問題的。這一點(diǎn)在現(xiàn)場已得到充分驗(yàn)證。

3．彎管氣體流量計(jì)一般氣體的測量包括壓縮空氣、氧氣、氮?dú)狻⒏郀t煤氣、焦?fàn)t煤氣、窯氣等。在測量如壓縮空氣類似介質(zhì)中有些用戶為了節(jié)能降耗，一般采用將鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)都改為變頻調(diào)速，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的調(diào)節(jié)閥控制風(fēng)量的節(jié)能手段，其節(jié)能效果當(dāng)然是明顯的。如果彎管流量計(jì)替代孔板流量計(jì)進(jìn)行流量測量，則可進(jìn)一步降低管道壓力損失，達(dá)到更佳的節(jié)能降耗目的。

4．現(xiàn)場工業(yè)彎頭的改造受種種條件的限制，許多用戶希望仍使用原有管道上的彎頭作為彎管傳感器，為此我們在現(xiàn)場作了大量的工作，在保證用戶要求的測量精度前提下完成了彎管流量計(jì)的這項(xiàng)擴(kuò)展工作。為用戶降低了費(fèi)用，同時(shí)也簡化了現(xiàn)場的安裝工作。例如與寧波熱電廠合作，對其5臺鍋爐、3臺汽機(jī)出口主蒸汽彎管進(jìn)行改造工作，整個(gè)系統(tǒng)的測量精度達(dá)到了用戶嚴(yán)格的要求（1.5級）。與湘潭鋼鐵廠合作，改造大管徑空氣管道（DN1100），**使用了焊接式彎管（俗稱“蝦米腰”）作為彎管傳感器，并獲得了用戶的認(rèn)可目前，我廠的彎管流量計(jì)已經(jīng)成功應(yīng)用在冶金、電廠、堿業(yè)及其它行業(yè)，用于蒸汽、循環(huán)水，窯氣、助燃空氣、高爐煤氣計(jì)量等，并將彎管流量計(jì)成功地應(yīng)用到了中溫中壓蒸汽流量測量中。

彎管流量計(jì)的工業(yè)應(yīng)用
四、測量技術(shù)的完善由于工業(yè)現(xiàn)場實(shí)際環(huán)境的限制，許多用戶的現(xiàn)場安裝條件十分苛刻，我們在現(xiàn)場安裝方法上進(jìn)行了大量開創(chuàng)工作，使我們的測量技術(shù)得到進(jìn)一步的完善，使彎管流量計(jì)的實(shí)際適用范圍有了更大的擴(kuò)展。

1、彎管流量計(jì)在直管線上的安裝。在傳感器安裝位置狹窄或沒有自然轉(zhuǎn)彎處，我們率先使用了彎管傳感器在直管段上的安裝技術(shù)，進(jìn)一步開闊了彎管流量計(jì)的使用空間。

2、蒸汽的適用范圍突破了中溫、中壓禁區(qū)利用彎管流量計(jì)測量蒸汽流量應(yīng)該說是一種*佳選擇。通過與寧波熱電廠、唐山堿廠熱電公司、青島堿廠熱電公司合作，將彎管流量計(jì)成功地應(yīng)用到了中溫（430℃左右）中壓（40kg左右）主蒸汽流量測量中，為彎管流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域獲得更大的發(fā)展空間，打破孔板流量計(jì)在中溫中壓領(lǐng)域一統(tǒng)天下的局面。

3、大彎徑比彎管傳感器的應(yīng)用突破了其它彎管流量計(jì)生產(chǎn)廠家固守的只能使用1.5D左右彎頭做傳感器的觀念。如與寧波熱電廠合作所使用的傳感器曲率半徑皆大于5D，擴(kuò)大了彎管傳感器的應(yīng)用，又為彎管流量計(jì)在中溫、中壓條件下使用提供了**的保障。

4、介質(zhì)密度溫壓補(bǔ)償對流量測量準(zhǔn)確性的影響 為了保證氣體（包括蒸氣）介質(zhì)流量測量的準(zhǔn)確性，必須在測量介質(zhì)流量的同時(shí)測量出介質(zhì)的溫度和壓力值，利用二次儀表的運(yùn)算補(bǔ)償功能在線對介質(zhì)的密度進(jìn)行計(jì)算和補(bǔ)償。在流量計(jì)算公式中，介質(zhì)的密度與流量傳感器產(chǎn)生的差壓值是處于同樣重要的位置上，密度偏差造成的流量測量不準(zhǔn)確與差壓變送器不準(zhǔn)確造成的測量誤差是完全一樣的。Q=α（△P/ρ）1/2 或者 G=α（△P/ρ）1/2 其中，△P是差壓變送器顯示的差壓值，而ρ就是介質(zhì)的密度。過去使用的流量二次儀表一般不具備在線溫壓補(bǔ)償運(yùn)算的功能，而不能對實(shí)際工作中密度的變化進(jìn)行必要的在線補(bǔ)償和修正。隨著微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，尤其是智能型二次儀表的開發(fā)和應(yīng)用，使它的實(shí)用功能大大地?cái)U(kuò)展和加強(qiáng)，現(xiàn)在我公司生產(chǎn)制造的儀表提供的流量測量裝置具備溫壓在線密度運(yùn)算補(bǔ)償已經(jīng)成為現(xiàn)場測量不可或缺的功能。

五、彎管流量計(jì)的應(yīng)用及認(rèn)可通過我們十幾年的努力，國內(nèi)部分企業(yè)已廣泛使用我廠生產(chǎn)的彎管流量計(jì)，各種介質(zhì)的測量取得了良好的效果。彎管流量計(jì)是一種高新技術(shù)型、節(jié)能型計(jì)量儀表，是集現(xiàn)代彎管加工技術(shù)，現(xiàn)代差壓測量技術(shù)及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合結(jié)晶