一、理智彎管流量計(jì)工作原理

      1. 基本原理

      理智彎管流量計(jì)是一種差壓式流量計(jì)，但其差壓的產(chǎn)生與傳統(tǒng)流量計(jì)（如孔板流量計(jì)）有本質(zhì)的區(qū)別。理智彎管流量計(jì)是一種節(jié)能型差壓流量計(jì)，其傳感器內(nèi)部無(wú)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(lái)測(cè)量流體流量。

      當(dāng)流體流過(guò)彎管傳感器時(shí)，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(yùn)動(dòng)，而使流體流動(dòng)方向發(fā)生了變化，其主流動(dòng)速度向量也發(fā)生了變化。在進(jìn)口側(cè)，由在直管段時(shí)的等速流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成進(jìn)彎管段時(shí)近似梯形的速度分布流動(dòng)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(diǎn)45°橫截面處流速差值達(dá)到；在出口側(cè)，其流速梯形分布的消失過(guò)程基本與進(jìn)口側(cè)形成過(guò)程相對(duì)稱（見下圖）。同樣，流體在流過(guò)彎管傳感器時(shí)，其壓力分布也基本上是以彎管傳感器中點(diǎn)45°橫截面為中心對(duì)稱分布的，我們把彎管傳感器中點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的曲率半徑等因素有關(guān)。因此，只要測(cè)出△P就可以方便地計(jì)算出管道內(nèi)流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出管道內(nèi)流體的流量值，這就是斷面主流動(dòng)向量圖理智彎管流量計(jì)的基本測(cè)量原理。

      2. 數(shù)學(xué)表達(dá)式

      理智彎管流量計(jì)流量數(shù)學(xué)表達(dá)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(jì)的定型實(shí)驗(yàn)

      理智彎管流量計(jì)先后有3種測(cè)量介質(zhì)通過(guò)國(guó)家流量定點(diǎn)檢測(cè)站的定型實(shí)驗(yàn)。水介質(zhì)在開封國(guó)家水大流量計(jì)量檢定站（見表1）、蒸汽介質(zhì)在煙臺(tái)國(guó)家蒸汽流量檢定站（見表2）、天然氣在四川華陽(yáng)天然氣流量計(jì)量站（見表3）通過(guò)國(guó)家定型實(shí)驗(yàn)，最終檢定結(jié)果表明，理智彎管流量計(jì)適合測(cè)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(jì)工作原理和基本結(jié)構(gòu)分析，適應(yīng)鋼鐵企業(yè)復(fù)雜多變的現(xiàn)場(chǎng)要求，尤其適合于對(duì)蒸汽、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、氧氣、氮?dú)狻嚎s空氣、水等介質(zhì)的流量測(cè)量。

      2. 在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用情況

      理智彎管流量計(jì)目前已在山東泰鋼、濟(jì)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(cè)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(jì)控處、動(dòng)力廠等部門對(duì)能源計(jì)量科學(xué)化管理的要求。

表2

表3

      3. 實(shí)施效益

      （1）以唐鋼動(dòng)力廠高爐煤氣測(cè)量2001年4月份應(yīng)用理智彎管流量計(jì)為例，由于對(duì)煤氣進(jìn)行了準(zhǔn)確、可靠計(jì)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高爐煤氣產(chǎn)耗的動(dòng)態(tài)平衡，降低了放散，年增效益千余萬(wàn)元（見表4）。

表4

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

      （2）宣鋼動(dòng)力廠2001年12月份應(yīng)用煤氣監(jiān)測(cè)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(wèn)題，年創(chuàng)效益800余萬(wàn)元（見表5）。

表5

      三、理智彎管流量計(jì)特點(diǎn)

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

      （1）低流速、大管徑、大量程比測(cè)量方面優(yōu)勢(shì)突出。
      （2）適應(yīng)于多種介質(zhì)測(cè)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(jì)。理智彎管流量計(jì)安裝在管道自然轉(zhuǎn)彎處，且傳感器內(nèi)無(wú)任何插入件、節(jié)流件，不會(huì)對(duì)流體造成附加的壓力損失。
      （4）彎管傳感器維護(hù)量極小。理智彎管流量計(jì)適合測(cè)量臟、污介質(zhì)，且傳感器對(duì)磨損不敏感，可直接焊接在管道上，沒(méi)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(qiáng)。現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)、潮濕、粉塵、電磁輻射等不會(huì)對(duì)該流量計(jì)造成干擾。
      （6）多功能。一塊理智彎管流量計(jì)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多路流量、溫度、壓力等參數(shù)的測(cè)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(yǔ)

      隨著鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗工作的推進(jìn)，對(duì)運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠的現(xiàn)場(chǎng)流量?jī)x表的需求將更加迫切，理智彎管流量計(jì)的應(yīng)用，確實(shí)給我們的計(jì)量管理工作帶來(lái)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(chǎng)環(huán)境的計(jì)量需要，是一種發(fā)展前景的流量計(jì)。