1.1 工作原理
理论研究和大量的实验研究表明[1-3]：流体在流经弯管时，由于弯曲管壁的导流作用，使流体在流进弯管时其内侧流速会逐渐增大，而外侧流速却逐渐减小，这就形成了各个过流断面的近似梯形速度分布，且这种梯形速度分布状态在弯管45°截面处达到极限状态。弯管45°截面各质点流速分布如图1所示。
图1 弯管45°截面各质点流速分布
根据质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律，流体在管道中流动时，在相同过流断面各元流质点的能量不变，但由于各质点流速的变化（内侧大、外侧小）就形成了弯管的内外侧压差Δp。这个压力差在45°截面时达到最大、最稳定。且45°弯管断面的流体平均流速与压差Δp的对应关系符合平方比例关系。深入的理论研究和大量的试验分析证明流体流过弯管形成的差压与流速的严格对应关系同弯管的几何结构尺寸（弯曲半径R和内径D）有密切关系。由以上分析可知弯管传感器的几何结构尺寸确定之后，只要测取流体流经弯管的Δp和流体的密度ρ就可以确定流体的平均流速。其数学表达式为：
式中 C———实验修正系数；α———综合流量系数；Re———雷诺数；Fr———富鲁德数；Ma———马赫数；R/D，L1/D，L2/D，λ1/D，λ2/D，λ3/D，λ4/D，Δ/D———弯管流量计几何特征量。
1.2 应用效果和节能分析
1.2.1 蒸汽计量
弯管流量计应用于大庆石化化工一厂蒸汽流量的测量，使蒸汽流量测量装置容易泄漏的难题得到根本性的解决；无阻力损失的优点，可获得更好的经济效益；耐磨损、长周期运行不需要进行维护，使运行维修费用降到最低点。
该厂原蒸汽计量采用标准孔板法兰取压方式，由于S100（10MPa）蒸汽压力高，管径12in（1英寸=25.4mm），每套孔板有2个密封垫片，每次在送与停切换过程中，受热胀冷缩作用，导致孔板泄漏，最终无法使用。
弯管传感器作为弯管流量计的核心部件是一体一面决定精度，而
孔板流量计是靠内孔一条锐角线来保证精度，一条线与一个面相比是一比无穷大的关系。轻度磨损对一条线是致命的，但对一个面来说则微不足道，有效保证了弯管流量计的重复性精度。另外，弯管传感器内表面为弧形结构，无锐角易损件，耐磨损能力进一步加强，可将弯管传感器与工艺管道直接焊接安装，彻底解决跑冒滴漏问题，保证了S100计量表的长期稳定准确运行。
弯管流量计取压孔相对于进出口是对称结构，因此传感器无特定方向，可测双向流。如果电厂锅炉出现问题，由该厂给外网提供蒸汽动力；反之，由电厂给该厂提供蒸汽动力，保证了该厂辅助锅炉的蒸汽平衡，同时也确保了双方互供蒸汽的计量准确度。
该厂于2004年4月共投用了14套弯管流量计测量蒸汽，其中4套是蒸汽外网互供能源，用于贸易计量结算，其余用于该厂内蒸汽平衡、计量与控制。投用至今，与外厂蒸汽计量表的瞬时量、累计量进行了比对，完全满足精度要求。
1.2.2 高压天然气计量
a）国内外天然气的计量仪表主要有以下几类：孔板流量计、涡轮和腰轮流量计、涡街和旋进旋涡流量计、超声波流量计，在使用上以前两种为主。
孔板流量计具有标准化程度高、使用简单可靠的优点，但存在着压损大，量程比小，安装要求严格，不耐腐蚀，不可以测双向流、脉动流等缺点；涡轮和腰轮流量计对气质要求较高，遇气质杂质受卡而无法计量；涡街和旋进旋涡流量计量程宽、无可动部件，但其对管网抗干扰能力要求较高，另外旋进旋涡流量计的压损特别大；超声波流量计具有量程比大、双向测量、无压损、无可动部件和高精度等优点，但其标准不完善，干校后仍需实流检定，探头电气特性的稳定性及探头的互换性有待于验证，必须周期送检，从费用和工作量上看，对用户是个极大的负担。
大庆油田喇嘛甸地下储气库是目前亚洲最大的储气库。储气库地面注气站（喇二注气站）自2000年7月份全部投产以后，高压天然气计量问题一直困扰着该厂，注气站先后选用了超声波流量计和旋进旋涡流量计进行高压天然气的计量。经过一年多的运行表明旋进旋涡流量计计量严重失准，计量误差在±（10.5～35.5）%。而且该流量计内部有插入部件（旋涡发生体），在应用过程中容易引起气体节流降温，旋涡发生体结霜，使传感部件失去作用，并造成工艺系统憋压；而超声波流量计虽然能满足测量精度要求，但其价格昂贵（每台约需人民币50万元），很难大面积推广使用。
b）弯管流量计用于高压天然气计量时，安装工艺简单，保持站内原工艺，仅将90°水平弯头切下，然后焊接上弯管传感器即可。安装工艺如图2所示。
图2 弯管流量计的安装方式
c）应用效果分析，弯管流量计（以气107井为例）与位于天然气计量交接口的超声波流量计比对看出，两种流量计的瞬时流量示值偏差最大仅为-2.15%；累计流量平均比对示值偏差仅为-0.44%。
d）评价[4-5]。1）低压超声波流量计在2001年5月经过“国家原油大流量计量站成都天然气流量分站（西南油气田分公司天然气计量检测中心）”检定，超声波流量计本身的计量精度达到国家标准，因此以超声波流量计为比对基准是可信的；2）弯管流量计在喇二注气站现场试验中，与超声波流量计比对示值误差小于±2%，计量精度远远高于±5%的精度指标；3）弯管流量计无节流部件（与所连接的管道同径），高压天然气通过弯管流量计时无附加压力损失；4）由于弯管传感器一次焊接在管道上，无可动部件，无须更换，使用寿命与管道等同，没有日常维护工作量。
e）弯管流量计可双向计量。现场工艺要求冬季将天然气由储气库注入油井，夏季从油井采出输往储气库。弯管流量计由于其特殊的测量原理，无方向性，1台流量计取代其他类型2台流量计，节约了成本又为现场计量提供了方便。弯管流量计在高压天然气计量上的成功应用，解决了石化行业高压天然气难以实现精确计量的难题，为石油化工行业高压气体计量仪表的国产化进行了成功的试验探索。
1.2.3 高压CO2气液二相流计量
气液两相流体与单相流体相比，其流量测量技术无论在测量精度、测量范围和可靠性等方面，还不能满足工程实际的需要，分离法一直是气液两相流体在工程上采用的传统测量方法。近年来，随着海上和沙漠油田的开发，分离法因分离设备体积庞大，系统造价昂贵，自动化程度偏低等原因而表现出严重的不适应性，世界各国都在投入巨资竞相开发两（多）相流体流量计，以取代笨重的分离设备。但由于气液两相流体的流动具有强烈的波动性，流型也随流量和组分不断变化，目前研制的各种两相流体流量计在测量精度和可靠性上仍不能完全达到商用仪表的要求（测量精度低于±10%）。
气液两相流的计量是世界各国流量界面临的共同难题，大多数流量计需要密度参与计算，而临界状态流体有个相变过程，时而气态时而液态，使密度变化无常，无法得到质量流量；低压下采用质量流量计还能得到准确计量，因为它的传感器产生的信号直接与质量成正比，与密度无关。随着压力的提高，问题逐渐突出，高压下的介质会使科氏质量流量计不能产生科氏力，进而无法实现准确计量。
黄桥CO2气井井口温度20～35℃，压力为5.5～8MPa，CO2相态平衡如图3所示。井口条件下的CO2为液气混相态及超临界状态。在如此高压下，流体热焓的微小变化会造成气态和液态互相转化，密度变化剧烈，传统方法根本不能确定液态比例和密度。图3中右侧为气相，左侧为液相，中间为液汽混相区。不同的线代表不同温度的等压线，以20℃等压线为例，压力较低时分布在右侧气相区，随着压力增高达到气液临界线（虚线），然后向左进入混相区。进入该区后压力恒定不变，随着介质焓值的减小，流体的气相部分由100%逐渐降为0；液相由0升为100%，比容也逐渐减小，即密度逐渐增加，液相达到100%后密度不再增加。根据图3中数据，混相区内相同温度、压力下比容（密度）变化高达几十倍，根本无法通过温压补偿确定密度。
