一、彎管流量計(jì)原理

彎管流量計(jì)與傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)一樣同屬于差壓式流量計(jì)的范疇，只是彎管流量計(jì)產(chǎn)生差壓的方式與孔板流量計(jì)不同，孔板是利用流體的縮放原理發(fā)生差壓的而彎管傳感器是利用流體的慣性原理發(fā)生差壓的當(dāng)流體通過(guò)彎管時(shí),由于受彎管的約束流體自愿作類似的圓周運(yùn)動(dòng),流體在作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)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)之間發(fā)生一個(gè)壓力差，該壓力差(也就是壓差值)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(dòng)的曲率半徑有關(guān)。之間遵循作圓周運(yùn)動(dòng)物體都必須遵循的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的有關(guān)規(guī)律。

 F=mV2/R

 其中：F流體對(duì)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；

 對(duì)上述公式進(jìn)行整合、積分處置之后，最終獲得如下關(guān)系式：

 V=α（R/d1/2ΔP/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(jì)的基本公式，描述了介質(zhì)在彎管傳感器中流動(dòng)時(shí),介質(zhì)對(duì)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。這里提到彎徑比就是彎管的中心曲率半徑與彎管內(nèi)徑的比值，描述彎管幾何特征的重要參數(shù)。彎徑比的大小準(zhǔn)確地描述了彎管的彎曲水平，隨著彎管彎徑比的增加，彎管的彎曲水平將減小。流量公式中的作用于孔板流量計(jì)中的開(kāi)孔率β值十分相似（β=d/D隨著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(yùn)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(dāng)然改變彎管彎徑比遠(yuǎn)比改變孔板的開(kāi)孔率要困難得多。

 大量的實(shí)驗(yàn)證明，推導(dǎo)所得的數(shù)學(xué)公式完全符合實(shí)際的結(jié)果，只要介質(zhì)在彎管傳感器中流動(dòng)的最小雷諾數(shù)達(dá)到一個(gè)極低值以上，彎管流量計(jì)的流量系數(shù)α就是一個(gè)定值，這個(gè)結(jié)論與孔板流量計(jì)也是十分相似的

二、彎管流量計(jì)特點(diǎn)

 為什么那么多的前輩們談到彎管流量計(jì)時(shí)雖然供認(rèn)他重現(xiàn)性精度很高，但是同時(shí)總是認(rèn)為它丈量精度不高，搞清楚這些問(wèn)題對(duì)于彎管流量計(jì)的推廣應(yīng)用有著十分重要的作用，也許下面的分析會(huì)給我一個(gè)比較公正的答案。

 彎管傳感器的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，就是一個(gè)具有確定幾何尺寸的彎頭，流體通過(guò)彎頭發(fā)生離心力使彎頭的內(nèi)外兩側(cè)發(fā)生一個(gè)壓力差，這個(gè)轉(zhuǎn)換原理十分清楚、準(zhǔn)確。彎管傳感器工作過(guò)程中只要能夠重復(fù)流體流過(guò)彎管傳感器的條件和狀態(tài)，彎管傳感器肯定會(huì)產(chǎn)生不變的差壓信號(hào)，因此它重現(xiàn)性精度好的結(jié)論是自然成立的

 說(shuō)到彎管流量計(jì)丈量精度不高的結(jié)論時(shí)，不能逾越當(dāng)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(jié)構(gòu)是特別簡(jiǎn)單，但是當(dāng)時(shí)的歷史條件下要想獲得高質(zhì)量的彎管并不容易（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(duì)于加工成彎管傳感器特別重要，手工或者簡(jiǎn)單機(jī)械的冷彎或者熱彎都很難達(dá)到彎管傳感器對(duì)于彎管的基本要求。

 其二，彎管流量計(jì)與孔板流量計(jì)一樣，也是屬于差壓式流量計(jì)的范疇，選擇配套的差壓變送器量程范圍時(shí)我都希望其差壓范圍大一些比較好，這將有利于保證系統(tǒng)丈量精度的提高。孔板流量計(jì)可以利用選擇不同的開(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(dāng)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(duì)于那些大流量、大管徑的情況下會(huì)大大增加系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

 彎管流量計(jì)則不然，雖然彎管傳感器彎徑比的縮小有利于提高發(fā)生的差壓值，但是這種提高是十分有限的彎管流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的差壓值應(yīng)該說(shuō)是相對(duì)比較小的當(dāng)時(shí)的條件下，差壓計(jì)的生產(chǎn)技術(shù)是比較落后的精度等級(jí)、穩(wěn)定性、零位漂移等等技術(shù)指標(biāo)都不十分理想。對(duì)于低差壓，甚至微差壓的丈量要求則更加困難。這樣的配套儀表就不能保證彎管流量計(jì)能夠獲得高質(zhì)量的丈量精度。

 第三，當(dāng)時(shí)的二次儀表的生產(chǎn)技術(shù)也是十分落后，當(dāng)時(shí)的指針式二次表除了自身的精度不高之外，其他功能更是無(wú)從談起，因此，當(dāng)時(shí)丈量流量的二次儀表連最基本的開(kāi)方運(yùn)算也無(wú)法完成，只好將流量標(biāo)尺作出非線性的形式。

 以上三條是限制彎管流量計(jì)獲得好的丈量結(jié)果的主要原因。當(dāng)然，人們對(duì)于彎管流量計(jì)流量系數(shù)的確定，數(shù)學(xué)模型的建立和正確的應(yīng)用這些科研工作者的主觀判斷也是十分重要的因素，總之，歷史的主觀的客觀的種種因素使得眾多專家學(xué)者們得出了彎管流量計(jì)丈量精度不高的錯(cuò)誤結(jié)論，使彎管流量計(jì)的發(fā)展和應(yīng)用幾乎處于完全停止的狀態(tài)。

 現(xiàn)在拋開(kāi)研究者主觀因素的條件下，看看前面談到客觀影響因素的現(xiàn)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(dá)到相當(dāng)高的水平，先進(jìn)的技術(shù)保證和專業(yè)化的加工設(shè)備使我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(guī)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(jì)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(cuò)的電容式差壓變送器及智能型差壓變送器的出現(xiàn)和應(yīng)用使過(guò)去傷腦筋的諸如：穩(wěn)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)題得到完全解決。

 第三，微電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使二次儀表獲得了脫胎換骨的新生，丈量蒸汽或者其他氣體時(shí)需要的密度彌補(bǔ)；溫度對(duì)于傳感器發(fā)生熱膨脹修正和毛病一掃而而在選擇彎管流量計(jì)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)行流量丈量，如果工藝在管道設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，那么，介質(zhì)在彎管傳感器中可以發(fā)生足夠的差壓值，保證流量丈量系統(tǒng)高質(zhì)量的運(yùn)行。