弯管流量计现场应用需注意的几个问题

      1 引言

      利用工业管道的弯头进行管道流体流量测量的观点提出至今已有九十多年了，在过去的几十年中对弯管流量计的研究始终没有停止过。进入二十世纪九十年代以后，在我国对弯管流量计的研究和应用已形成一定的规模，在很多行业的工业现场对弯管流量计的应用越来越多。据不完全统计国内生产销售弯管流量计的厂家网上登录已有十五家之多。

      弯管流量计做为一种计量产品生产，必须有国家计量监督管理部门的批准和审察，经查询各家的产品宣传资料，绝大多数厂家均获准使用CMC生产标志。但是，由于该产品尚未有国家统一的技术标准和检验规范，因此使各家弯管流量计产品的内在质量良莠不齐，有的厂家为了追求销售利润甚至不顾市场法规，以劣充优，用价格优势占领市场，因此给用户在弯管流量计的选型、安装和使用方面都带来不少误解和麻烦，或造成不应有的损失。也违备了计量的科学性和严肃性。

      2 弯管流量计的基本原理

      流体在管道中流动，经过管道转弯时由于受到弯曲管壁的导流作用，使流体在流进弯管时靠近弯管内侧的流体流速被增大，而靠近外侧流体的流速被减小，且在90°弯管的45°中心线的过流断面处达到极限状态，根据能量守衡定律使弯管内外侧产生一个差压值，该差压值的大小与流体流速、流体密度和弯管的结构等因素密切相关。当弯管结构参数等因素确定之后，流体的流量就是弯管内外侧差压值的唯一函数。这就是利用弯管进行流量测量的基本原理。弯管是管道系统中的重要管道部件且广泛应用在各种工业管线中，因此，以标准结构的弯管传感器取代工业管线的弯头是进行管道流体计量最直接最方便的测量方法。

      3 弯管流量计的特点

      3.1 无附加阻力损失

      弯管传感器是一个具有严格几何结构尺寸的标准90°弯头，只要以标准弯头取代工业管道弯头就可以实现测量，在标准弯头内无任何插入件和节流件，因此不会对流体增加阻力损失。

      3.2 安装方便、耐磨损、维护量小

      做为一次检测件的标准90°弯管传感器保持了与管道壁厚材质的一致性且可以直接焊接在管道上，一次焊接完成后就不会再发生泄漏等另人头疼的问题，且寿命与管道等同。弯管流量计的维护主要是差压变送器零点的调整和二次表的检验。

      3.3 适用性强、量程范围宽直管段要求不严格

      3.4 测量精度高、重现性好

      3.5 基于弯管流量计的以上优点，做为一次检测元件的弯管传感器可以采用焊接方式安装在管道上，由于各种工业管道的现场安装是多种多样可以是空间任意状态，从某种意义上讲弯管传感器在工业现场的安装原则上可以是空间任意状态。也就是说弯管传感器在安装时没有严格的方位限制，我厂通过十几年的研究，对弯管传感器的现场安装提出了以下四种方式：

      （1） 水平转水平  
      （2） 水平转垂直
      （3） 垂直转水平
      （4） 空间任意状态

      4. 现场应用中存在问题

      4.1 误认弯管传感器就是一个工业弯头

      由于一些用户对弯管流量计的检测原理缺乏深入了解或受某些商家的片面宣传，至使一些用户采用现场弯头打孔取压方式做检测传感器。经我厂十几年的深入研究，我们可以肯定地告诉每一个用户，弯管传感器并非一般工业弯头，更不可以现场管道弯头打孔而成。弯管传感器必须是一个具有严格几何结构尺寸、能产生准确差压信号的标准90°弯管，同口径的弯管均为几何相似形的特征。弯管传感器是弯管流量计一次仪表的核心部件。

      4.2 弯管传感器的现场任意方位安装有约束

      从理论讲弯管传感器可以实现空间任意状态安装，但实际应用中空间任意状态的安装是不提倡的。由于弯管内外侧差压属微差压范畴，对微差压的测量必须选用精度高、可靠性好的差压变送器，另一方面在差压的检测中一定要注意内外侧取压点是否存在安装上的高度差，如果取压点存在高差，检测中对这一高差忽略不计就可能造成检测结果的很大偏差。因此弯管内外侧取压点高差的修正是空间安装状态传感器必须注意的问题，如果空间安装取压点高差修正参考点选择不准确就会造成测量结果的不准确。所以在实际应用中应尽量避开空间任意状态（如现场确实不能选用以上三种安装方式，可用我厂特为任意状态研制的V型弯管传感器来实现测量），而要首选水平转水平的安装方式。且水平安装弯管还可以实现双向测量。

      弯管传感器耐磨损、耐高温、耐震动、抗干扰能力强的优点使弯管流量计的应用范围广，特别是在钢铁、化工企业被用来检测各种煤气或其它杂质多、脏污、含水量大的气体。根据多年的应用现场经验总结，对检测脏污、含水量大的气体我认为不宜选择垂直向下转水平和水平转垂直向上的安装方式，因为这种安装方式容易使介质中的杂质或水积存在水平管道影响差压信号的
准确检测。

      4.3 温压补偿的误区

      在流量测量中流体的温度、压力变化对流体流量测量起着至关重要的作用。我们知道流体的流量值大小不仅取决于差压变送器检测的差压值△P，而且取决于介质密度ρ的计算，因为流量

，所以介质密度计算不准确所造成的测量误差与差压变送器检测差压的不准确，所造成测量不确定度是完全一样的。实际应用中任何仪表的实际运行工况总会偏离设计工况，实际工况参数与设计工况参数偏差越大，则测量的偏差就越大。在流量检测中有的人会认为介质压力、温度与设计工况稍有偏差可不对密度修正，还有人为了计算方便，常以定值补偿代替实时补偿，更有的人以市场通用智能表代替专用二次表等等。这些都会因流体温度、压力补偿的密度计算不到位而形成流量检测的较大误差，为此充分利用现代电子技术构筑弯管流量计专门配套仪表实现流体工况压力、温度的实时检测和完备的流体密度在线补偿计算是提高系统检测准确度的重要途径。

      4.4 弯管流量计的高温适应范围

      弯管流量计耐高温能检测400℃以上的高温蒸汽，但有一点必须注意，即弯管传感器只宜安装在管道只产生弹性变形的工业管道，而不宜安装在产生塑性变形的管道上。特别是在测高温气体时若弯管前后直管段足够长时，为减少管道弹性变形对弯管的影响，应在弯管前后两倍管径范围增加锚固支点，以保证流量检测的可靠性。

      4.5 弯管传感器的出厂标识应齐全

      我们知道弯管传感器是一个标准90°结构件，其前后结构对称。根据用户检测介质和预定安装位置，弯管流量计生产厂家在弯管加工中要满足工业现场需求，就要―一对应生产，为方便现场安装，所以弯管传感器出厂前要有明确标识，除规格、型号、编号外还应有安装方式及介质流向标识。

      结束语

      测量技术水平的高低是衡量一个国家科学技术现代化程度的重要标志，弯管流量检测技术在我国工业现场的应用仅仅是拉开了一个序幕，关注弯管流量计现场应用技术的总结和提高，是弯管流量计系统研究的重要补充，为此我热切希望各界同行都来关心这一课题的研究，为推动我国计量技术的发展做出贡献。