一、理智彎管流量計工作原理

      1. 基本原理

      理智彎管流量計是一種差壓式流量計，但其差壓的產(chǎn)生與傳統(tǒng)流量計（如孔板流量計）有本質(zhì)的區(qū)別。理智彎管流量計是一種節(jié)能型差壓流量計，其傳感器內(nèi)部無任何插入件和節(jié)流件，它利用流體的慣性原理，根據(jù)自然形成的內(nèi)、外側(cè)壓力不同而產(chǎn)生的壓差，來測量流體流量。

      當(dāng)流體流過彎管傳感器時，由于彎管傳感器壁的導(dǎo)流作用，迫使流體在彎管內(nèi)作類似的圓周運動，而使流體流動方向發(fā)生了變化，其主流動速度向量也發(fā)生了變化。在進口側(cè)，由在直管段時的等速流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變成進彎管段時近似梯形的速度分布流動狀態(tài)，靠近傳感器內(nèi)側(cè)的流體速度大于靠近傳感器外側(cè)的流體速度，且在傳感器中點45°橫截面處流速差值達到最大；在出口側(cè)，其流速梯形分布的消失過程基本與進口側(cè)形成過程相對稱（見下圖）。同樣，流體在流過彎管傳感器時，其壓力分布也基本上是以彎管傳感器中點45°橫截面為中心對稱分布的，我們把彎管傳感器中點45°兩側(cè)（外側(cè)、內(nèi)側(cè)）的壓力差稱為△P，差壓△p與流體的流速、流體的密度以及作圓周運動的曲率半徑等因素有關(guān)。因此，只要測出△P就可以方便地計算出管道內(nèi)流體的流速，進而計算出管道內(nèi)流體的流量值，這就是斷面主流動向量圖理智彎管流量計的基本測量原理。

      2. 數(shù)學(xué)表達式

      理智彎管流量計流量數(shù)學(xué)表達式如下：

      其中：Q ― 容積流量，單位m³/h；
               D ― 管徑，單位m；
               R ― 曲率半徑，單位m；
               △P― 差壓，單位Pa；
               p ― 流體密度，單位kg/m³，；
               α ― 流量系數(shù)。

      3. 理智彎管流量計的定型實驗

      理智彎管流量計先后有3種測量介質(zhì)通過國家流量定點檢測站的定型實驗。水介質(zhì)在開封國家水大流量計量檢定站（見表1）、蒸汽介質(zhì)在煙臺國家蒸汽流量檢定站（見表2）、天然氣在四川華陽天然氣流量計量站（見表3）通過國家定型實驗，最終檢定結(jié)果表明，理智彎管流量計適合測量氣（汽）、液體流量，其系統(tǒng)準(zhǔn)確度優(yōu)于1%。

表1

      二、應(yīng)用情況

     1. 適用性

      就理智彎管流量計工作原理和基本結(jié)構(gòu)分析，完全適應(yīng)鋼鐵企業(yè)復(fù)雜多變的現(xiàn)場要求，尤其適合于對蒸汽、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、氧氣、氮氣、壓縮空氣、水等介質(zhì)的流量測量。

      2. 在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用情況

      理智彎管流量計目前已在山東泰鋼、濟鋼、青鋼。河北唐鋼、宣鋼、建龍、津西，遼寧北鋼、鞍鋼，河南安鋼，湖北武鋼，安徽馬鋼，上海寶鋼，四川攀鋼，吉林通鋼，貴州水鋼等大中型鋼鐵企業(yè)中得到了不同程度地應(yīng)用測量介質(zhì)主要以煤氣、空氣、氧氣、蒸汽、水為主。其應(yīng)用效果很好，滿足了計控處、動力廠等部門對能源計量科學(xué)化管理的要求。

表2

表3

      3. 實施效益

      （1）以唐鋼動力廠高爐煤氣測量2001年4月份應(yīng)用理智彎管流量計為例，由于對煤氣進行了準(zhǔn)確、可靠計量，實現(xiàn)了對高爐煤氣產(chǎn)耗的動態(tài)平衡，降低了放散，年增效益千余萬元（見表4）。

表4

      注：高爐煤氣熱值按700kcal/m³計算，標(biāo)煤熱值按7000kcal/kg計算，標(biāo)煤價格按280元/噸計算。

      （2）宣鋼動力廠2001年12月份應(yīng)用煤氣監(jiān)測系統(tǒng)為例，較好地解決了高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣的不平衡問題，年創(chuàng)效益800余萬元（見表5）。

表5

      三、理智彎管流量計特點

      通過鋼鐵企業(yè)應(yīng)用理智彎管流量計情況分析，該流量計除計量準(zhǔn)確、運行穩(wěn)定可靠以外，還有以下幾大特點：

      （1）低流速、大管徑、大量程比測量方面優(yōu)勢突出。
      （2）適應(yīng)于多種介質(zhì)測量、應(yīng)用范圍廣，且量程比寬、安裝位置好選。
      （3）是節(jié)能型流量計。理智彎管流量計安裝在管道自然轉(zhuǎn)彎處，且傳感器內(nèi)無任何插入件、節(jié)流件，不會對流體造成附加的壓力損失。
      （4）彎管傳感器維護量極小。理智彎管流量計適合測量臟、污介質(zhì)，且傳感器對磨損不敏感，可直接焊接在管道上，沒有易損件，與管道同壽命，避免了定期檢修和跑、冒、滴、漏的麻煩。
      （5）抗干擾能力強。現(xiàn)場的振動、潮濕、粉塵、電磁輻射等不會對該流量計造成干擾。
      （6）多功能。一塊理智彎管流量計可以同時實現(xiàn)對多路流量、溫度、壓力等參數(shù)的測量，且具備完善的通信接口，可以自成系統(tǒng)，也可以組態(tài)聯(lián)網(wǎng)，并入企業(yè)信息化管理系統(tǒng)。

      四、結(jié)束語

      隨著鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗工作的推進，對運行穩(wěn)定、性能可靠的現(xiàn)場流量儀表的需求將更加迫切，理智彎管流量計的應(yīng)用，確實給我們的計量管理工作帶來了極大的方便，也較好地滿足了鋼鐵企業(yè)惡劣、復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境的計量需要，是一種極具發(fā)展前景的流量計。