彎管傳感器的工作原理
流體在某一溫度某一壓力條件過一個管道，當其流經(jīng)彎頭時，該流體將做相應(yīng)的圓動。根據(jù)流體強制旋流等理論，流體在管道內(nèi)作圓周運動與固體在空間狀態(tài)下作圓周運動類似，因此流體然會產(chǎn)生慣性離心力，該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運動的曲率半徑（也就是彎管傳感器的曲率半徑）等因素有關(guān)。
由于彎管傳感器曲率半徑是已知的，流過彎管傳感器的流體密度又可通過對流體的溫度、壓力等參數(shù)的測定利用主機的計算機準確地求得，因此在彎管傳感器上產(chǎn)生的離心力的大小就只是流體流速的函數(shù)。只要測出離心力的大小（通過差壓變送器間接測得），就可測出流體在管道內(nèi)的流速，將流速乘以管道的截面積和流體的密度，流體的流量即可計算確定。
彎管傳感器的分類
彎管流量計的傳感元件——彎管傳感器依安裝管線上的不同分為如下三種：
?  90 ° 彎管傳感器——用于工藝管線 90 ° 轉(zhuǎn)彎連接處，替代原彎頭
?  180 ° 彎管傳感器——用于直管線上，替代部分直管段
?  135 ° 彎管傳感器——用于工藝管線 135 ° 轉(zhuǎn)彎連接處，替代原彎頭
不同彎管傳感器上焊接的兩小段直管稱之為取壓體，彎管弧長較大的一方位正壓測，具體見圖 1（以水平彎管結(jié)構(gòu)圖為例）：
圖1 不同彎管傳感器示意圖
90 °和 135 °彎管傳感器 依據(jù)安裝工藝管線轉(zhuǎn)彎所形成的平面細分為如下三種：
?  正壓測在上垂直安裝彎管傳感器——轉(zhuǎn)彎形成的平面為鉛垂面且轉(zhuǎn)彎的彎頭弧長大的一方在上面。
?  負壓測在上垂直安裝彎管傳感器——轉(zhuǎn)彎形成的平面為鉛垂面且轉(zhuǎn)彎的彎頭弧長大的一方在下面
水平安裝彎管傳感器——轉(zhuǎn)彎形成的平面為水平面
180 ° 彎管傳感器只有水平安裝形式，其它安裝形式無意義。
具體見圖 2（180 ° 水平安裝圖略）
圖 2 垂直安裝示意圖
彎管傳感器的安裝尺寸
對于 90 ° 和 135 ° 轉(zhuǎn)彎處，只要原來連接的彎頭采用的為彎經(jīng)比為 1.5 的標準彎頭， 90 °和 135°彎管傳感器都可以很好地替換,其安裝尺寸略。對于180 ° 彎管傳感器需要替代部分直管線，其安裝尺寸見下表1：
表 1 180 ° 彎管傳感器安裝尺寸表

說明：安裝尺寸 L 由于外徑尺寸φ與工程尺寸的偏離而有所誤差，應(yīng)以產(chǎn)品的實際尺寸為準。
彎管流量計的基本特點
?  彎管傳感器的特點
?  無附加阻力 損失 (對于90°和135°彎管傳感器)、 節(jié)省流體輸送的動力消耗、降低運行費用
?  安裝方便、無泄漏、免維護、損、可 直接焊接安裝在管道上
?  、耐腐蝕、震動、沖擊、磁性能好
?  適應(yīng)、量程范圍寬、直管段要求低
?  測量高，重現(xiàn)性好； 測量可達± 1％以上，重現(xiàn)性則0.2%
?  使用壽命長
?  WJ 系列主機的特點
?  多回路、多參數(shù)顯示
?  的觸摸式按鍵 ,外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，操作方便
?  掉電保護功能，保護掉電后重要數(shù)據(jù)不丟失
?  的實時運算補償和數(shù)字濾波功能，了系統(tǒng)測量和穩(wěn)定性。
?  智能邏輯判斷和自診斷功能
?  RS－232（或485）串行接口輸出，可直接與其他儀表或計算機系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng)，滿足用戶和外部設(shè)備之間的實時通訊，或者外部控制、打印功能。
?  標準（ 4－20mA）模擬量輸出（可以根據(jù)用戶需要選擇）
?  熱量累計功能，可用于測量水蒸氣、供暖熱水的累計熱量
?  時鐘功能，不受主機電源影響，能為用戶提供準確的時間
?  體積小、低功耗、運行穩(wěn)定、測量高 
WJ 系列主機的基本結(jié)構(gòu)
ZWRY系列彎管流量計主機主要包括機箱、前面板、后面板、液晶顯示模塊和開關(guān)電源組成。
?  前面板
圖 3 WJ系列主機前面板示意圖
如圖 3，前面板主要由顯示屏和按鍵組成。顯示屏為八位碼段式液晶顯示屏。在顯示屏左右兩側(cè)分別有4個工作參數(shù)標志，當液晶顯示屏中的▲號亮?xí)r，顯示屏內(nèi)顯示的參數(shù)值為▲所指單位的此時刻對應(yīng)量。左側(cè)由上到下分別為實時時鐘（T）、累計時間（∑T）、累計流量（t）、累計熱量（GJ）；右側(cè)由上到下分別為溫度（℃）、壓力（MPa）、瞬時流量（t/h）、瞬時熱量（GJ/h）。實時時間的顯示格式為: XX:DD:HH:MM（月：日：時：分）；累計時間顯示格式為: XX.DD.HH.MM表示共運行了XX月DD天HH小時MM分鐘。
?  后面板 :
后面板有一塊＋對接線柱的接線板， WJ主機為兩路流量測量。對接AC220V交流電源，上面接電源的線，下面接點接電源火線；第二對接線柱為接地端，上端標有GND端子為接地點，要良好的接地；第三對接線柱標注為TXD，RXD為RS232總線輸出端；第四對接線柱標注為模出，表示為主機4～20mADC標準信號輸出端，其正負號標志表示輸出的正負；后六對為信號輸入接線柱，分別接差壓變送器2（ΔP 2）、壓力變送器2（P2）、溫度變送器2（T2）；差壓變送器1（ΔP 1）、壓力變送器1（P1）、溫度變送器1（T1），標有（－）號表示接變送器的負端、標有（＋）號表示接變送器的正端；如圖4

圖 4 后面板示意圖
?  主機板
主機板是整個系統(tǒng)的中樞，它主要采用了 PIC系列的PIC16F8xx單片機作為部件，再輔以外部時鐘RAM芯片DS1302、MAX232(485)等串行口等信號輸入、4-20mA模擬信號輸出的電路AD420、碼段式液晶顯示模塊等組成的具有較強的運算、邏輯分析、存儲、顯示、通訊等功能的微機系統(tǒng)。
?  開關(guān)電源
此電源為整個系統(tǒng)的供電電源，其輸入為 220V,AC,輸出2種直流電壓。
+5V.DC: 供主機板電壓使用
+24V.DC： 供外部變送器使用
主機參數(shù)設(shè)置
Enter 鍵為參數(shù)設(shè)置確認鍵；
>> 鍵為移位鍵；
?  鍵為加一鍵；
參數(shù)設(shè)置操作步驟：
?  按下 enter鍵，進入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。此時主機顯示屏將顯示輸入?yún)?shù)狀態(tài)和它對應(yīng)的標志碼；按移位鍵“>>”和加一鍵“>”來輸入，由廠家出廠時已設(shè)定好。輸入正確，則可以進行參數(shù)修改，否則只能查看參數(shù)，不能對其進行修改。
?  進入?yún)?shù)修改狀態(tài)的時候 ,對于不修改的參數(shù)，可以直接按確認鍵“enter”通過，此時顯示屏依次顯示下一個參數(shù)及參數(shù)標志代碼，其顯示順序見表2；
?  對于需要進行修改的參數(shù)可進行如下操作，反復(fù)按移位鍵“ >>”，它可移動閃動的數(shù)字位（只有光標閃動的數(shù)字才能修改），需要修改的數(shù)字閃動時，即可以按加一鍵“>”進行“加一”操作，將該位數(shù)字調(diào)整無誤后，按移位鍵“>>”，使閃動數(shù)字移位，進行下一位數(shù)字的修改；該參數(shù)修改完畢后，再按移位鍵“>>”移動光標到不閃爍的位置時，按確認鍵“enter”確認，并進入下一個參數(shù)的設(shè)定狀態(tài)。否則，在還有閃動的數(shù)字位閃爍時按確認鍵“enter”，則對此參數(shù)的修改失效，系統(tǒng)將對該參數(shù)沒有進行任何修改直接進入下一個參數(shù)設(shè)定狀態(tài)。
?  參數(shù)設(shè)置完畢后， 主機自動返回到顯示測量值的正常運行狀態(tài) 。
?  清累積量：按“ enter”鍵，使顯示屏顯示“1CXXXXX”；此時位X數(shù)字將閃動，如果閃動的不是位數(shù)據(jù)，則按移位鍵“>>”，使閃動的光標移到位數(shù)字上；按加一鍵“>”，位閃動的“X”置為“1”，然后按移位鍵“>>”移動光標到不閃爍的位置時，按確認鍵“enter”確認，累積量清完。
?  設(shè)置彎管傳感器的空間安裝狀態(tài)：
?  參照上面的步驟，使主機進入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)；
?  連續(xù)按“ enter”鍵，使顯示屏顯示“1C×××××”；
?  按移位鍵“ >>”，使閃動的光標移到第二位“×”處；
?  按加一鍵“ >”，使第二位閃動的“×”置為“0、1或2或3”；（具體0、1、2、3的含義見表3）
?  按移位鍵“ >>”移動光標到不閃爍的位置時，按確認鍵“enter”確認；
表 2：參數(shù)代碼表

?  彎管傳感器的安裝要求
彎管傳感器采用焊接法安裝在測量管道的九十度轉(zhuǎn)彎處，其空間安裝狀態(tài)原則上可以是任意的，也就是說彎管傳感器在安裝時沒有嚴格的方位或方向要求，總體來說有以下四種安裝狀態(tài)可供選擇：
●水平轉(zhuǎn)水平；
● 正壓測在上垂直安裝 ；
● 正壓測在下垂直安裝 ；
●任意空間狀態(tài)。
以上四種狀態(tài)在彎管傳感器安裝時原則上都可以使用，但對于有些被測介質(zhì)，選擇適當?shù)陌惭b狀態(tài)，既可以大大簡化安裝、調(diào)試工作，又對系統(tǒng)測量大有好處。因此如何正確選擇彎管傳感器的安裝狀態(tài)是十分重要的。具體表現(xiàn)為以下幾個原則和方法：
?  對于測量一般液體介質(zhì)的彎管傳感器，它可以以任意狀態(tài)的形式進行安裝，這是因為管內(nèi)液體與導(dǎo)壓管內(nèi)的液體幾乎處于同樣的工況條件下，無論彎管傳感器兩個引壓口處于什么樣的相對位置上（指上下關(guān)系），需要對差壓變送器進行遷移和補償，因此彎管傳感器的安裝方位與系統(tǒng)的測量無關(guān)。
?  對于測量熱水或冷水（指管道內(nèi)的液體溫度與環(huán)境溫度相差較大）的系統(tǒng)，如果這時彎管傳感器不是采用水平轉(zhuǎn)水平的安裝狀態(tài)，那么彎管傳感器的兩個引壓口之間然會有一高度差 H值存在 ，由于主管道內(nèi)液體與導(dǎo)壓管內(nèi)液體處于不同的溫度條件下，其密度有的差別，為了系統(tǒng)的測量，須對這一高差和溫差所共同造成的差壓變送器的偏差值進行遷移補償。其遷移量可用下式計算：
Δ P= H（ρ 1 -ρ 2 ）*g
其中：
ΔP－－－差壓變送器的遷移量；
H－－－兩個取壓口的高度差；
ρ 1 －－－導(dǎo)壓管內(nèi)液體密度；
ρ 2 －－－管道內(nèi)液體密度；
g－－－重力加速度
具體采用正向遷移還是負向遷移要看管道安裝的方位和管道內(nèi)是熱水還是冷水來決定。彎管流量計中采用計算機自動遷移補償技術(shù)，根據(jù)固定高差 H值和實測溫度值實時計算導(dǎo)壓管和主管道中流體密度差值，直接從差壓變送器測量差壓值中消除該差壓誤差。
?  測量蒸汽或其他可凝性氣體的彎管傳感器的安裝，這里主要考慮的安裝要點是這些介質(zhì)在常溫下會冷凝為液體，致使導(dǎo)壓管內(nèi)終會積滿液體。因此當彎管傳感器不是采用水平轉(zhuǎn)水平的安裝狀態(tài)時，就須對由兩個引壓口的高差所造成的引壓管內(nèi)液柱的高差進行遷移補償。這一遷移補償?shù)氖窃摐y量系統(tǒng)的重要的條件之一。由于工藝管道內(nèi)介質(zhì)的密度很小（因為它們是汽、氣體狀態(tài)），而導(dǎo)壓管內(nèi)的介質(zhì)密度很大（它們是液體狀態(tài)），這兩種介質(zhì)的密度相差大，因此差壓變送器的遷移量相對來說是比較大的，而彎管傳感器又是一種低差壓傳感器，在正常工作范圍內(nèi)它所能產(chǎn)生的差壓值比較小，于是如何差壓變送器的遷移就十分重要。
? 
    為了盡可能避免由于遷移不當而造成測量附加誤差的發(fā)生，在測量這些介質(zhì)時建議采取了如下的技術(shù)措施。 在彎管傳感器的引壓口處一律加裝盤式冷凝器，以導(dǎo)壓管內(nèi)冷凝液液面的穩(wěn)定；
?  只要現(xiàn)場條件許可，彎管傳、感器采用水平轉(zhuǎn)水平的安裝方式，使彎管傳感器的兩個引壓口處于同一水平面上，消除需對差壓變送器進行補償遷移的麻煩；
?  由于彎管傳感器兩個引壓口處于彎管的兩側(cè)，因此要想準證兩個盤式冷凝器及取壓口在同一水平面上是不容易的，我們在這里提供一個簡易測量方法供用戶安裝時參考（如圖 5所示）。取一根長的透明塑料管灌滿水，將塑料管兩端分放在彎管兩側(cè)兩個測壓口處，利用塑料管兩端可見的管內(nèi)水平液面仔細調(diào)整盤式冷凝器的高度，就可以方便地使兩個盤式冷凝器處于同一水平面上。
?  無論采用哪一種安裝方法，有一點是需要共同遵守的，那就是在系統(tǒng)正式運行之前，須將導(dǎo)壓管和變送器中的空氣排凈，這樣才能系統(tǒng)的正確運行，因此，對有些測量液體的系統(tǒng)在導(dǎo)壓管的點需要加裝集氣罐，用以捕集運行中可能進入導(dǎo)壓管的微量氣體。鑒于同樣的原因，在設(shè)備安裝時，對于水平走向的導(dǎo)壓管須其有 10：1 左右的傾斜度，傾斜的方向以有利于氣體返回主體管道或有利于進入集氣罐為原則。
?  彎管傳感器前后直管段的要求
彎管傳感器前面直管段的要求為5D，后面直管段的要求為2D。若傳感器的前方為弱干擾源，其直管段還可相應(yīng)減小。
?  主機的安裝
主機可安裝在各種儀表盤或儀表箱的面板上，要注意儀表的良好接地。同時，主機的安裝也應(yīng)盡可能遠離強電、磁場干擾的環(huán)境，是主機正面方向不應(yīng)有強電、磁場干擾源存在。