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三、 流量方程及系数的确定方法
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弯管流量计的实用方程为：
（13）
式中：G为重量流量 单位吨/小时；
S为流量系数；45o取压弯管： 
22.5º：取压弯管的S见表1；
N是常数4.367×104；
R为弯管的曲率半径。单位mm；
D为弯管的内径。 单位mm；
Fa为介质温度下的一次元件面积修正系数。见表2；
Fm为压力脉冲管液柱的修正系数，对非液柱或差压计和测量纯气体的差压计Fm=1.0；
ρ、为工作温度下液体的重度，见节流装置"手册"[5]单位Kgf/cm2。
△P、为实际差压；单位mmH2O。
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四、 制造和安装要求
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鉴于弯管流量计的特点，制造和安装要求并不十分苛刻。但也应注意以下几个方面：
（1） 弯管的内壁应具有一般工业上的光滑性，弯管的内径应取4次测量的平均值。
（2） 弯管的曲率半径R应取弯头的内外曲率半径的平均值。
（3） 引压孔应成一直线，并能允许一根笔直的棒以滑动配合的形式通过这两个相对的引压孔，而且引压孔内侧应无毛刺。
（4） 弯管的内径应与相邻接管的内径相等，其误差不超过±1%。
（5） 尾部焊接型弯管的焊接内表面应当特别小心，使它保持光滑。对法兰型弯管，其垫圈不能伸到弯管的内侧。
（6） 弯管流量计安装在上游至少有25D（D表示管道的内径）下游至少有10D[2]。取压接咀应在弯管的中间45o±3o方向或上游方向处。
（7） 流动介质流过垂直安装的弯管，最好使流体自下向上流动，以消除取压脉冲管内的空气或其他气体的滞留而造成测量的不准。
（8） 外侧取压脉冲管上方应装有储气罐。
（9） 取压孔的直径应不大于1/8管道的内径。 |
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五、 实验结果和精度分析
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在国外，弯管流量计已经成为系列化商品，只要能符合弯管流量计使用要求，可以得到预期的精度为±4%[4]，可是在许多现场条件中，往往不能满足直管段的要求，特别是在压水堆型核电站上。为此，我们在上海原子核所的水力台架上，对满足直管段要求和不满足直管段要求的弯管流量计都进行了试验（见图5）。台架上用了三只90o弯管，取压位置分别为45o和，其中二只内径为Φ296（mm）（称为"弯管上"，"弯管下"），一台内径为Φ248.5（mm）（弯管1）。通过弯管流量计的流量是0～1000吨/时，用0.5级的涡轮流量计作标准，实验数据见表4-1；4-2；4-3；4-4；6-1；6-2；图6；7；8；9；试验结果，按本实验的条件弯管1的流量系数S1=0.936±0.015。取压弯管下的流量系数0.883±0.014。45o取压的弯管1流量系数0.913±0.018。45o取压弯管下的流量系数0.884±0.016。（计算见附录1）。
本试验结果与司宾克先生所发表的S值偏差见表3，从表3中看出偏差较大初步分析有可能本试验的直管段还不太长，至于何种原因，以后再深入讨论。
表3 试验值与司宾克先生所发表的表值偏差表
| 弯管种类 |
22.5º弯管1 |
45º弯管1 |
22.5º弯管下 |
45º弯管下 |
| 相对误差
σs |
－2.3% |
－4.8％ |
－5.9％ |
－6.3％ |
从上述的情况表明，似乎"精度"并不理想，但是从重复性角度上分析弯管流量计的重复性相当好。流量系数的重复性；22.5o方向取压的"弯管1"为±0.7%，"弯管下"为±1%。但45o方向取压的弯管流量计略差些；"弯管1"为±2.6%，"弯管下"为±2.2%（见表7）。以上实验数据，虽然测量范围较窄，得到的数据不多，但记录下来的数据比较可靠。
因此，从实验结果表明，如果一只弯管流量计在应用的管道上进行事先标定，那么其测量误差可以修正，测量精度将大大提高，从而为直管段不能满足要求的情况下，弯管流量计也不失为它所具有的优点。
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六、 性能分析
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图10 由一次元件产生的差压头比较
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弯管流量计产生的差压，比其他标准化压头型流量计产生的差压略小些，（见图10）。在图10中对各种一次元件的相对差压作了比较。曲率半径与管道内径之比等于0.5的弯管流量计所产生的差压与比值B等于0.8的孔板流量计所产生的差压相当。在R/D为1.0～1.5的正常范围，弯管流量计的差压比毕托管的差压稍大些，一般来说，与弯管流量计配套使用的二次仪表需要采用比其他标准化流量计配套二次仪表稍灵敏一点。
2. 雷诺数和流量系数的关系；
上面已提到流量系数S是由αBX组成，对一个给定的弯管来说BX是定值，但系数α随流体的雷诺数而发生变化，据美国海军锅炉透平试验室（NBTL）试验表明[4]，系数α大约在雷诺数ReD为5×105以上时变化的曲线开始展平。而本试验表明，当流速大于2M/S时所测得的数据比较稳定（这就是我们没有取0～300T/h以下数据的原因，同样的道理，对于弯管下只取400T/h以上的数据）。所以弯管流量计必须应用在雷诺数较高的情况下，流量系数方能稳定，这样使测量精度更高一些。
3. 使用限制条件：
（1） 它只能适用于测量水和气体[7]的流体，但测气体时差压较小。
（2） 测量精度较差，为提高测量精度应进行单独标定。
（3） 测量大口径大流量时，由于流体流态发生分层和不均匀性，测量精度略差一些[6]。
（4） 弯管流量计使用最小管径应满足D/K＞50（D为内径，K为管道粗糙度）。
（5） 介质的流速必须大于2M/S。 |
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七、 问题讨论
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本试验对于弯管流量计的探索取得了一定的成效。虽然流量系数试验的曲线还不够平整，但它们的流量系数标准误差还是可以的。在实验图表中，流量系数在雷诺数1.1×106～1.3×106之间发现拐点存在，鉴于试验完毕后没有进行现场分析和详细检查，也未对各种试验仪表进行事后再标定，所以无法鉴定这个拐点的出现属于什么问题，虽然怀疑涡轮流量计1.1×106～1.3×106之间频率计的读数受外界干涉引起偏离，但总的来说，论据还不足，只能有待于进一步探讨。如果确定了某一个原因，那么实验所得的流量系数就更平稳一些，当然测量精度就可以大大改善。
另外，鉴于各种类型的弯管装置试验还不多，故无法得出一个完整的东西，虽然对司宾克先生所发表的流量系数不随雷诺数变化而变化发生怀疑，但依据不足，只能在今后的实验中给予补充。 |
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附录1；流量系数的误差计算
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根据弯管流量计公式：
则：
S的标准误差应对它进行全微分，其中N，Fa，Fm为常量，
故有：
因为本试验得到的△P是由差压变送器（0.5级）和电流表（0.5级）得到的，而实测数据在量程的1/2至2/3之间，故本计算对这两种仪器都采用1级精度：
则：
又σ
ρ=±0.5% (包括温度测量误差及查表误差)；
直径D是实测的，故有σ
D=±0.1% (包括实测误差和测量误差)
标准流量计是用涡轮流量计，他的精度为0.5级；则：
极限误差Δs'=2σ
s=±0.71%
考虑到工程上保险起见再乘1.1的系数，那么测量误差，
那么测量误差，
Δs＝1.1Δs'＝±0.78%
