彎管傳感器的工作原理
流體在某一溫度某一壓力條件過(guò)一個(gè)管道，當(dāng)其流經(jīng)彎頭時(shí)，該流體將做相應(yīng)的圓動(dòng)。根據(jù)流體強(qiáng)制旋流等理論，流體在管道內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)與固體在空間狀態(tài)下作圓周運(yùn)動(dòng)類似，因此流體然會(huì)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(yùn)動(dòng)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(guò)彎管傳感器的流體密度又可通過(guò)對(duì)流體的溫度、壓力等參數(shù)的測(cè)定利用主機(jī)的計(jì)算機(jī)準(zhǔn)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(cè)出離心力的大?。ㄍㄟ^(guò)差壓變送器間接測(cè)得），就可測(cè)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(jì)算確定。
彎管傳感器的分類
彎管流量計(jì)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(zhǎng)較大的一方位正壓測(cè)，具體見(jiàn)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(xì)分為如下三種：
?  正壓測(cè)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(zhǎng)大的一方在上面。
?  負(fù)壓測(cè)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(zhǎng)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(wú)意義。
具體見(jiàn)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(duì)于 90 ° 和 135 ° 轉(zhuǎn)彎處，只要原來(lái)連接的彎頭采用的為彎經(jīng)比為 1.5 的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于180 ° 彎管傳感器需要替代部分直管線，其安裝尺寸見(jiàn)下表1：
表 1 180 ° 彎管傳感器安裝尺寸表

說(shuō)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(shí)際尺寸為準(zhǔn)。
彎管流量計(jì)的基本特點(diǎn)
?  彎管傳感器的特點(diǎn)
?  無(wú)附加阻力 損失 (對(duì)于90°和135°彎管傳感器)、 節(jié)省流體輸送的動(dòng)力消耗、降低運(yùn)行費(fèi)用
?  安裝方便、無(wú)泄漏、免維護(hù)、損、可 直接焊接安裝在管道上
?  、耐腐蝕、震動(dòng)、沖擊、磁性能好
?  適應(yīng)、量程范圍寬、直管段要求低
?  測(cè)量高，重現(xiàn)性好； 測(cè)量可達(dá)± 1％以上，重現(xiàn)性則0.2%
?  使用壽命長(zhǎng)
?  WJ 系列主機(jī)的特點(diǎn)
?  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(jì)新穎，操作方便
?  掉電保護(hù)功能，保護(hù)掉電后重要數(shù)據(jù)不丟失
?  的實(shí)時(shí)運(yùn)算補(bǔ)償和數(shù)字濾波功能，了系統(tǒng)測(cè)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊聯(lián)網(wǎng)，滿足用戶和外部設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通訊，或者外部控制、打印功能。
?  標(biāo)準(zhǔn)（ 4－20mA）模擬量輸出（可以根據(jù)用戶需要選擇）
?  熱量累計(jì)功能，可用于測(cè)量水蒸氣、供暖熱水的累計(jì)熱量
?  時(shí)鐘功能，不受主機(jī)電源影響，能為用戶提供準(zhǔn)確的時(shí)間
?  體積小、低功耗、運(yùn)行穩(wěn)定、測(cè)量高 
WJ 系列主機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
ZWRY系列彎管流量計(jì)主機(jī)主要包括機(jī)箱、前面板、后面板、液晶顯示模塊和開(kāi)關(guān)電源組成。
?  前面板
圖 3 WJ系列主機(jī)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(gè)工作參數(shù)標(biāo)志，當(dāng)液晶顯示屏中的▲號(hào)亮?xí)r，顯示屏內(nèi)顯示的參數(shù)值為▲所指單位的此時(shí)刻對(duì)應(yīng)量。左側(cè)由上到下分別為實(shí)時(shí)時(shí)鐘（T）、累計(jì)時(shí)間（∑T）、累計(jì)流量（t）、累計(jì)熱量（GJ）；右側(cè)由上到下分別為溫度（℃）、壓力（MPa）、瞬時(shí)流量（t/h）、瞬時(shí)熱量（GJ/h）。實(shí)時(shí)時(shí)間的顯示格式為: XX:DD:HH:MM（月：日：時(shí)：分）；累計(jì)時(shí)間顯示格式為: XX.DD.HH.MM表示共運(yùn)行了XX月DD天HH小時(shí)MM分鐘。
?  后面板 :
后面板有一塊＋對(duì)接線柱的接線板， WJ主機(jī)為兩路流量測(cè)量。對(duì)接AC220V交流電源，上面接電源的線，下面接點(diǎn)接電源火線；第二對(duì)接線柱為接地端，上端標(biāo)有GND端子為接地點(diǎn)，要良好的接地；第三對(duì)接線柱標(biāo)注為T(mén)XD，RXD為RS232總線輸出端；第四對(duì)接線柱標(biāo)注為模出，表示為主機(jī)4～20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出端，其正負(fù)號(hào)標(biāo)志表示輸出的正負(fù)；后六對(duì)為信號(hào)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(biāo)有（－）號(hào)表示接變送器的負(fù)端、標(biāo)有（＋）號(hào)表示接變送器的正端；如圖4

圖 4 后面板示意圖
?  主機(jī)板
主機(jī)板是整個(gè)系統(tǒng)的中樞，它主要采用了 PIC系列的PIC16F8xx單片機(jī)作為部件，再輔以外部時(shí)鐘RAM芯片DS1302、MAX232(485)等串行口等信號(hào)輸入、4-20mA模擬信號(hào)輸出的電路AD420、碼段式液晶顯示模塊等組成的具有較強(qiáng)的運(yùn)算、邏輯分析、存儲(chǔ)、顯示、通訊等功能的微機(jī)系統(tǒng)。
?  開(kāi)關(guān)電源
此電源為整個(gè)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(jī)板電壓使用
+24V.DC： 供外部變送器使用
主機(jī)參數(shù)設(shè)置
Enter 鍵為參數(shù)設(shè)置確認(rèn)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(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。此時(shí)主機(jī)顯示屏將顯示輸入?yún)?shù)狀態(tài)和它對(duì)應(yīng)的標(biāo)志碼；按移位鍵“>>”和加一鍵“>”來(lái)輸入，由廠家出廠時(shí)已設(shè)定好。輸入正確，則可以進(jìn)行參數(shù)修改，否則只能查看參數(shù)，不能對(duì)其進(jìn)行修改。
?  進(jìn)入?yún)?shù)修改狀態(tài)的時(shí)候 ,對(duì)于不修改的參數(shù)，可以直接按確認(rèn)鍵“enter”通過(guò)，此時(shí)顯示屏依次顯示下一個(gè)參數(shù)及參數(shù)標(biāo)志代碼，其顯示順序見(jiàn)表2；
?  對(duì)于需要進(jìn)行修改的參數(shù)可進(jìn)行如下操作，反復(fù)按移位鍵“ >>”，它可移動(dòng)閃動(dòng)的數(shù)字位（只有光標(biāo)閃動(dòng)的數(shù)字才能修改），需要修改的數(shù)字閃動(dòng)時(shí)，即可以按加一鍵“>”進(jìn)行“加一”操作，將該位數(shù)字調(diào)整無(wú)誤后，按移位鍵“>>”，使閃動(dòng)數(shù)字移位，進(jìn)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(dòng)光標(biāo)到不閃爍的位置時(shí)，按確認(rèn)鍵“enter”確認(rèn)，并進(jìn)入下一個(gè)參數(shù)的設(shè)定狀態(tài)。否則，在還有閃動(dòng)的數(shù)字位閃爍時(shí)按確認(rèn)鍵“enter”，則對(duì)此參數(shù)的修改失效，系統(tǒng)將對(duì)該參數(shù)沒(méi)有進(jìn)行任何修改直接進(jìn)入下一個(gè)參數(shù)設(shè)定狀態(tài)。
?  參數(shù)設(shè)置完畢后， 主機(jī)自動(dòng)返回到顯示測(cè)量值的正常運(yùn)行狀態(tài) 。
?  清累積量：按“ enter”鍵，使顯示屏顯示“1CXXXXX”；此時(shí)位X數(shù)字將閃動(dòng)，如果閃動(dòng)的不是位數(shù)據(jù)，則按移位鍵“>>”，使閃動(dòng)的光標(biāo)移到位數(shù)字上；按加一鍵“>”，位閃動(dòng)的“X”置為“1”，然后按移位鍵“>>”移動(dòng)光標(biāo)到不閃爍的位置時(shí)，按確認(rèn)鍵“enter”確認(rèn)，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(jī)進(jìn)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(dòng)的光標(biāo)移到第二位“×”處；
?  按加一鍵“ >”，使第二位閃動(dòng)的“×”置為“0、1或2或3”；（具體0、1、2、3的含義見(jiàn)表3）
?  按移位鍵“ >>”移動(dòng)光標(biāo)到不閃爍的位置時(shí)，按確認(rèn)鍵“enter”確認(rèn)；
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(cè)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(shuō)彎管傳感器在安裝時(shí)沒(méi)有嚴(yán)格的方位或方向要求，總體來(lái)說(shuō)有以下四種安裝狀態(tài)可供選擇：
●水平轉(zhuǎn)水平；
● 正壓測(cè)在上垂直安裝 ；
● 正壓測(cè)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(shí)原則上都可以使用，但對(duì)于有些被測(cè)介質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)陌惭b狀態(tài)，既可以大大簡(jiǎn)化安裝、調(diào)試工作，又對(duì)系統(tǒng)測(cè)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(gè)原則和方法：
?  對(duì)于測(cè)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(jìn)行安裝，這是因?yàn)楣軆?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(wú)論彎管傳感器兩個(gè)引壓口處于什么樣的相對(duì)位置上（指上下關(guān)系），需要對(duì)差壓變送器進(jìn)行遷移和補(bǔ)償，因此彎管傳感器的安裝方位與系統(tǒng)的測(cè)量無(wú)關(guān)。
?  對(duì)于測(cè)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(shí)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(gè)引壓口之間然會(huì)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(cè)量，須對(duì)這一高差和溫差所共同造成的差壓變送器的偏差值進(jìn)行遷移補(bǔ)償。其遷移量可用下式計(jì)算：
Δ P= H（ρ 1 -ρ 2 ）*g
其中：
ΔP－－－差壓變送器的遷移量；
H－－－兩個(gè)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(fù)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(lái)決定。彎管流量計(jì)中采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)遷移補(bǔ)償技術(shù)，根據(jù)固定高差 H值和實(shí)測(cè)溫度值實(shí)時(shí)計(jì)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(cè)量差壓值中消除該差壓誤差。
?  測(cè)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(diǎn)是這些介質(zhì)在常溫下會(huì)冷凝為液體，致使導(dǎo)壓管內(nèi)終會(huì)積滿液體。因此當(dāng)彎管傳感器不是采用水平轉(zhuǎn)水平的安裝狀態(tài)時(shí)，就須對(duì)由兩個(gè)引壓口的高差所造成的引壓管內(nèi)液柱的高差進(jìn)行遷移補(bǔ)償。這一遷移補(bǔ)償?shù)氖窃摐y(cè)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?。ㄒ?yàn)樗鼈兪瞧?、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(duì)來(lái)說(shuō)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(dāng)而造成測(cè)量附加誤差的發(fā)生，在測(cè)量這些介質(zhì)時(shí)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(pán)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(chǎng)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(gè)引壓口處于同一水平面上，消除需對(duì)差壓變送器進(jìn)行補(bǔ)償遷移的麻煩；
?  由于彎管傳感器兩個(gè)引壓口處于彎管的兩側(cè)，因此要想準(zhǔn)證兩個(gè)盤(pán)式冷凝器及取壓口在同一水平面上是不容易的，我們?cè)谶@里提供一個(gè)簡(jiǎn)易測(cè)量方法供用戶安裝時(shí)參考（如圖 5所示）。取一根長(zhǎng)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(gè)測(cè)壓口處，利用塑料管兩端可見(jiàn)的管內(nèi)水平液面仔細(xì)調(diào)整盤(pán)式冷凝器的高度，就可以方便地使兩個(gè)盤(pán)式冷凝器處于同一水平面上。
?  無(wú)論采用哪一種安裝方法，有一點(diǎn)是需要共同遵守的，那就是在系統(tǒng)正式運(yùn)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(yùn)行，因此，對(duì)有些測(cè)量液體的系統(tǒng)在導(dǎo)壓管的點(diǎn)需要加裝集氣罐，用以捕集運(yùn)行中可能進(jìn)入導(dǎo)壓管的微量氣體。鑒于同樣的原因，在設(shè)備安裝時(shí)，對(duì)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(jìn)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(jī)的安裝
主機(jī)可安裝在各種儀表盤(pán)或儀表箱的面板上，要注意儀表的良好接地。同時(shí)，主機(jī)的安裝也應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電、磁場(chǎng)干擾的環(huán)境，是主機(jī)正面方向不應(yīng)有強(qiáng)電、磁場(chǎng)干擾源存在。