弯管流量计量表的几点看法

1 弯管测量准确度及可用性

在测量气体流量时生产厂家在资料中讲到：“当差压很小时，即处于低流速区（流速为3～5m/s），流量误差较大；当差压增大并接近100Pa后，流速约为7m/s，流量误差减小”。生产厂家在这里明确指出：弯管流量计的测量下限（用流速表示）为7m/s，流速低于7m/s则会引起较大误差。这个7m/s是流速的概念，一般用户习惯用瞬时流量单位m3/h，下面我用瞬时流量单位m3/h来说明流速7m/s的下限指标对测量所产生的影响。

从流速、流量与管径的关系式

（1）

导出：

（2）

V：流体流速；qv：流体体积流量；D：管道直径。

这里以DN100和DN200两种管道为例来计算一下，流速是7m/s时对应的流量：

（用2式计算）。

（用2式计算）。

经计算7m/s的流速限制对测量的影响如下：

对DN100的管径，当流量低于198m3/h时，弯管的误差增大甚至不能测量。

对DN200的管径，当流量低于791m3/h时，弯管的误差增大甚至不能测量。

2 弯管测量蒸汽流量时的影响

以蒸汽为例计算一下，看一看用于蒸汽流量测量时的影响：

先给出质量流量与体积流量的计算关系式：

（3）

式中：qm：流体质量流量ρ：流体密度qv：流体体积流量

假如饱和蒸汽的温度为180℃，压力为1.0197MPa，密度为5.160kg/m3，动力粘度为0.0156MPa·s，在流速是7m/s时对应的质量流量是：

对DN100的管径

qm=198×5.160=1021.68kg/h=1.02t/h

对DN200的管径

qm=791×5.160=4081.1kg/h=4.08t/h

经计算7m/s的流速限制对蒸汽流量影响如下：

DN100的管径当流量低于1.02t/h，弯管的误差增大甚至不能测量。

DN200的管径当流量低于4.08t/h，弯管的误差增大甚至不能测量。

3雷诺系数与弯管流量计的关系

计算一下对应的下限雷诺数Re是多少先给出2个计算雷诺数的常用公式

（4）

（5）

式中μ：为流体动力粘度，其余同上。

大家都知道雷诺数ReD在流量仪表中是一个很重要参数，它是衡量很多流量仪表测量范围性能的一个尺度。

例如：涡街流量计用下限雷诺数来说明其测量zui小流量的能力：

雷诺数ReD≥2×104范围为线性测量区（精度保证区）；

雷诺数ReD在5000～2×104范围为可测区（精度低于技术指标）；

雷诺数ReD＜5000为不可测量区（死区）。

涡街流量计雷诺数与测量范围关系如图1所示。

图1 涡街流量计测量范围与雷诺数关系

其它流量计也都有不同的下限雷诺数要求（限制），这里就不一一列举了。

图2 差压仪表流出系数C与雷诺数ReD关系的曲线

由于弯管流量计属于差压式仪表，所以这里把差压式仪表雷诺数与流出系数C的关系图列出进行分析，见图（2）。从相关资料中可以查到：

孔板的下限雷诺数指标为10000；见图示，

V锥的下限雷诺数指标为8000；见图示。

下面我将按照弯管的下限流速推得的流量反推弯管的下限雷诺数（仍以上述参数为例）：

依据（4）式计算DN100弯管的下限雷诺数为：

（23万）

依据（4）式计算DN200弯管的下限雷诺数为；

（46万）

弯管流量计下限雷诺数与其它流量计的比较见图2所示。

DN100、DN200的弯管下限雷诺数高达2.3×105和4.6×105，这表明弯管只能工作在高雷诺数区域内。

而差压式流量仪表的上限雷诺数因受亚音速的限制，一般不超过107。这就充分说明弯管流量计在同样的上限雷诺数的条件下，其较高的下限雷诺数而限制了其测量范围，这说明了弯管流量计测量的范围较窄，测量小流量的能力差。

在国际、国内所有的著书立学中（除了弯管的生产厂外），凡是提到弯管流量计时都一致指出它的测量精度低，如《流量测量节流装置设计 手册》中明确指出：在R/D≥1.25，Re＞104时弯管流量计的流出系数相对不确定度为±4%。对此我们也查了大量的资料，得到的结果是：几乎所有国内、国外的专家、学者在所推荐的弯管流量计在其可以保证测量精度上，都不能为使用者所接受。面对流量界关于弯管流量计测量精度上的技术分歧，还有待于广大用户和实践来检验和判断。

4 改进方法

弯管处于管道的拐弯处，等同于一个胀力弯，管道冬、夏的热胀冷缩对弯管的弯径比R/D肯定有影响，而R/D又是决定测量精度极为重要的参数，因此对R/D应当严格控制，若不能严格对应，则会产生大于5%的误差。