弯管传感器的工作原理
流体在某一温度某一压力条件下流过一个管道，当其流经弯头时，该流体将做相应的圆周旋转运动。根据流体强制旋流等理论，流体在管道内作圆周运动与固体在空间状态下作圆周运动类似，因此流体必然会产生惯性离心力，该离心力的大小与流体的流速、流体的密度以及作圆周运动的曲率半径（也就是弯管传感器的曲率半径）等因素有关。
由于弯管传感器曲率半径是已知的，流过弯管传感器的流体密度又可通过对流体的温度、压力等参数的测定利用主机的计算机准确地求得，因此在弯管传感器上产生的离心力的大小就只是流体流速的函数。只要测出离心力的大小（通过差压变送器间接测得），就可测出流体在管道内的流速，将流速乘以管道的截面积和流体的密度，流体的流量即可计算确定。
弯管传感器的分类
弯管流量计的传感元件——弯管传感器依安装管线上的不同分为如下三种：
?  90 ° 弯管传感器——用于工艺管线 90 ° 转弯连接处，替代原弯头
?  180 ° 弯管传感器——用于直管线上，替代部分直管段
?  135 ° 弯管传感器——用于工艺管线 135 ° 转弯连接处，替代原弯头
不同弯管传感器上焊接的两小段直管称之为取压体，弯管弧长较大的一方位正压测，具体见图 1（以水平弯管结构图为例）：
图1 不同弯管传感器示意图
90 °和 135 °弯管传感器 依据安装工艺管线转弯所形成的平面细分为如下三种：
?  正压测在上垂直安装弯管传感器——转弯形成的平面为铅垂面且转弯的弯头弧长大的一方在上面。
?  负压测在上垂直安装弯管传感器——转弯形成的平面为铅垂面且转弯的弯头弧长大的一方在下面
水平安装弯管传感器——转弯形成的平面为水平面
180 ° 弯管传感器只有水平安装形式，其它安装形式无意义。
具体见图 2（180 ° 水平安装图略）
图 2 垂直安装示意图
弯管传感器的安装尺寸
对于 90 ° 和 135 ° 转弯处，只要原来连接的弯头采用的为弯经比为 1.5 的标准弯头， 90 °和 135°弯管传感器都可以很好地替换,其安装尺寸略。对于180 ° 弯管传感器需要替代部分直管线，其安装尺寸见下表1：
表 1 180 ° 弯管传感器安装尺寸表

说明：安装尺寸 L 由于外径尺寸φ与工程尺寸的偏离而有所误差，应以产品的实际尺寸为准。
弯管流量计的基本特点
?  弯管传感器的特点
?  无附加阻力 损失 (对于90°和135°弯管传感器)、 节省流体输送的动力消耗、降低运行费用
?  安装方便、无泄漏、免维护、耐磨损、可 直接焊接安装在管道上
?  耐高温、耐腐蚀、抗震动、抗冲击、抗磁性能好
?  适应性强、量程范围宽、直管段要求低
?  测量高，重现性好； 测量可达± 1％以上，重现性则高达0.2%
?  使用寿命长
?  WJ 系列主机的特点
?  多回路、多参数显示
?  先进的触摸式按键 ,外形和结构设计新颖，操作方便
?  掉电保护功能，保护掉电后重要数据不丢失
?  完备的实时运算补偿和数字滤波功能，提高了系统测量和稳定性。
?  智能逻辑判断和自诊断功能
?  RS－232（或485）串行接口输出，可直接与其他仪表或计算机系统通讯联网，满足用户和外部设备之间的实时通讯，或者外部控制、打印功能。
?  标准（ 4－20mA）模拟量输出（可以根据用户需要选择）
?  热量累计功能，可用于测量水蒸气、供暖热水的累计热量
?  时钟功能，不受主机电源影响，能为用户提供准确的时间
?  体积小、低功耗、运行稳定、测量高 
WJ 系列主机的基本结构
ZWRY系列弯管流量计主机主要包括机箱、前面板、后面板、液晶显示模块和开关电源组成。
?  前面板
图 3 WJ系列主机前面板示意图
如图 3，前面板主要由显示屏和按键组成。显示屏为八位码段式液晶显示屏。在显示屏左右两侧分别有4个工作参数标志，当液晶显示屏中的▲符号亮时，显示屏内显示的参数值为▲所指单位的此时刻对应量。左侧由上到下分别为实时时钟（T）、累计时间（∑T）、累计流量（t）、累计热量（GJ）；右侧由上到下分别为温度（℃）、压力（MPa）、瞬时流量（t/h）、瞬时热量（GJ/h）。实时时间的显示格式为: XX:DD:HH:MM（月：日：时：分）；累计时间显示格式为: XX.DD.HH.MM表示共运行了XX月DD天HH小时MM分钟。
?  后面板 :
后面板有一块＋对接线柱的接线板， WJ主机为两路流量测量。对接AC220V交流电源，上面接电源的零线，下面接点接电源火线；第二对接线柱为接地端，上端标有GND端子为接地点，要良好的接地；第三对接线柱标注为TXD，RXD为RS232总线输出端；第四对接线柱标注为模出，表示为主机4～20mADC标准信号输出端，其正负号标志表示输出的正负极；后六对为信号输入接线柱，分别接差压变送器2（ΔP 2）、压力变送器2（P2）、温度变送器2（T2）；差压变送器1（ΔP 1）、压力变送器1（P1）、温度变送器1（T1），标有（－）号表示接变送器的负端、标有（＋）号表示接变送器的正端；如图4

图 4 后面板示意图
?  主机板
主机板是整个系统的中枢，它主要采用了 PIC系列功能强的PIC16F8xx单片机作为部件，再辅以外部时钟RAM芯片DS1302、MAX232(485)等串行口等信号输入、4-20mA模拟信号输出的电路AD420、码段式液晶显示模块等组成的具有较强的运算、逻辑分析、存储、显示、通讯等功能的微机系统。
?  开关电源
此电源为整个系统的供电电源，其输入为 220V,AC,输出2种直流电压。
+5V.DC: 供主机板电压使用
+24V.DC： 供外部变送器使用
主机参数设置
Enter 键为参数设置确认键；
>> 键为移位键；
?  键为加一键；
参数设置操作步骤：
?  按下 enter键，进入参数设置状态。此时主机显示屏将显示输入密码参数状态和它对应的标志码；按移位键“>>”和加一键“>”来输入密码，密码由厂家出厂时已设定好。密码输入正确，则可以进行参数修改，否则只能查看参数，不能对其进行修改。
?  进入参数修改状态的时候 ,对于不修改的参数，可以直接按确认键“enter”通过，此时显示屏依次显示下一个参数及参数标志代码，其显示顺序见表2；
?  对于需要进行修改的参数可进行如下操作，反复按移位键“ >>”，它可移动闪动的数字位（只有光标闪动的数字才能修改），需要修改的数字闪动时，即可以按加一键“>”进行“加一”操作，将该位数字调整无误后，按移位键“>>”，使闪动数字移位，进行下一位数字的修改；该参数全部修改完毕后，再按移位键“>>”移动光标到不闪烁的位置时，按确认键“enter”确认，并进入下一个参数的设定状态。否则，在还有闪动的数字位闪烁时按确认键“enter”，则对此参数的修改失效，系统将对该参数没有进行任何修改直接进入下一个参数设定状态。
?  所有参数设置完毕后， 主机自动返回到显示测量值的正常运行状态 。
?  清累积量：按“ enter”键，使显示屏显示“1CXXXXX”；此时位X数字将闪动，如果闪动的不是位数据，则按移位键“>>”，使闪动的光标移到位数字上；按加一键“>”，位闪动的“X”置为“1”，然后按移位键“>>”移动光标到不闪烁的位置时，按确认键“enter”确认，累积量清完。
?  设置弯管传感器的空间安装状态：
?  参照上面的步骤，使主机进入参数设定状态；
?  连续按“ enter”键，使显示屏显示“1C×××××”；
?  按移位键“ >>”，使闪动的光标移到第二位“×”处；
?  按加一键“ >”，使第二位闪动的“×”置为“0、1或2或3”；（具体0、1、2、3的含义见表3）
?  按移位键“ >>”移动光标到不闪烁的位置时，按确认键“enter”确认；
表 2：参数代码表

?  弯管传感器的安装要求
弯管传感器采用焊接法安装在测量管道的九十度转弯处，其空间安装状态原则上可以是任意的，也就是说弯管传感器在安装时没有严格的方位或方向要求，总体来说有以下四种安装状态可供选择：
●水平转水平；
● 正压测在上垂直安装 ；
● 正压测在下垂直安装 ；
●任意空间状态。
以上四种状态在弯管传感器安装时原则上都可以使用，但对于有些被测介质，选择适当的安装状态，既可以大大简化安装、调试工作，又对提高系统测量大有好处。因此如何正确选择弯管传感器的安装状态是十分重要的。具体表现为以下几个原则和方法：
?  对于测量一般液体介质的弯管传感器，它可以以任意状态的形式进行安装，这是因为管内液体与导压管内的液体几乎处于同样的工况条件下，无论弯管传感器两个引压口处于什么样的相对位置上（指上下关系），都不需要对差压变送器进行迁移和补偿，因此弯管传感器的安装方位与系统的测量无关。
?  对于测量热水或冷水（指管道内的液体温度与环境温度相差较大）的系统，如果这时弯管传感器不是采用水平转水平的安装状态，那么弯管传感器的两个引压口之间必然会有一高度差 H值存在 ，由于主管道内液体与导压管内液体处于不同的温度条件下，其密度有一定的差别，为了提高系统的测量，必须对这一高差和温差所共同造成的差压变送器的偏差值进行迁移补偿。其迁移量可用下式计算：
Δ P= H（ρ 1 -ρ 2 ）*g
其中：
ΔP－－－差压变送器的迁移量；
H－－－两个取压口的高度差；
ρ 1 －－－导压管内液体密度；
ρ 2 －－－管道内液体密度；
g－－－重力加速度
具体采用正向迁移还是负向迁移要看管道安装的方位和管道内是热水还是冷水来决定。弯管流量计中采用计算机自动迁移补偿技术，根据固定高差 H值和实测温度值实时计算导压管和主管道中流体密度差值，直接从差压变送器测量差压值中消除该差压误差。
?  测量蒸汽或其他可凝性气体的弯管传感器的安装，这里主要考虑的安装要点是这些介质在常温下会冷凝为液体，致使导压管内终会积满液体。因此当弯管传感器不是采用水平转水平的安装状态时，就必须对由两个引压口的高差所造成的引压管内液柱的高差进行迁移补偿。这一迁移补偿的是保证该测量系统的重要的条件之一。由于工艺管道内介质的密度很小（因为它们是汽、气体状态），而导压管内的介质密度很大（它们是液体状态），这两种介质的密度相差极大，因此差压变送器的迁移量相对来说是比较大的，而弯管传感器又是一种低差压传感器，在正常工作范围内它所能产生的差压值比较小，于是如何保证差压变送器的迁移就十分重要。
? 
    为了尽可能避免由于迁移不当而造成测量附加误差的发生，在测量这些介质时建议采取了如下的技术措施。 在弯管传感器的引压口处一律加装盘式冷凝器，以确保导压管内冷凝液液面的稳定；
?  只要现场条件许可，弯管传、感器采用水平转水平的安装方式，使弯管传感器的两个引压口处于同一水平面上，从根本上消除需对差压变送器进行补偿迁移的麻烦；
?  由于弯管传感器两个引压口处于弯管的两侧，因此要想准确保证两个盘式冷凝器及取压口在同一水平面上是不容易的，我们在这里提供一个简易测量方法供用户安装时参考（如图 5所示）。取一根足够长的透明塑料管灌满水，将塑料管两端分放在弯管两侧两个测压口处，利用塑料管两端可见的管内水平液面仔细调整盘式冷凝器的高度，就可以方便地使两个盘式冷凝器处于同一水平面上。
?  无论采用哪一种安装方法，有一点是需要共同遵守的，那就是在系统正式运行之前，必须将导压管和变送器中的空气排净，这样才能保证系统的正确运行，因此，对有些测量液体的系统在导压管的点需要加装集气罐，用以捕集运行中可能进入导压管的微量气体。鉴于同样的原因，在设备安装时，对于水平走向的导压管必须保证其有 10：1 左右的倾斜度，倾斜的方向以有利于气体返回主体管道或有利于进入集气罐为原则。
?  弯管传感器前后直管段的要求
弯管传感器前面直管段的要求为5D，后面直管段的要求为2D。若传感器的前方为弱干扰源，其直管段还可相应减小。
?  主机的安装
主机可安装在各种仪表盘或仪表箱的面板上，要注意仪表的良好接地。同时，主机的安装也应尽可能远离强电、磁场干扰的环境，特别是主机正面方向不应有强电、磁场干扰源存在。