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浮子流量計(jì)的工作原理及選型指南

分類(lèi)：技術(shù)中心 2125人瀏覽 2019-06-24

標(biāo)簽：浮子流量計(jì) 分享到：

浮子流量計(jì)引是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來(lái)進(jìn)行測(cè)量的體積流量?jī)x表，又稱(chēng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

工作原理：被測(cè)流體從下向上經(jīng)過(guò)錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時(shí)，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過(guò)的流量有對(duì)應(yīng)關(guān)系。

浮子流量計(jì)選型
浮子流量計(jì)主要測(cè)量對(duì)象是單相液體或氣體，液體中含有微粒固體或氣體中含有液滴通常不適用。因?yàn)楦∽釉谝毫髦懈街⒘；蛭⑿馀菥鶗?huì)影響測(cè)量值，例如微流量?jī)x表使用一段時(shí)期后浮子附著肉眼不出的附著層，也會(huì)改變流量示值百分之幾。
如只要現(xiàn)場(chǎng)指示，首先考慮價(jià)廉的玻璃管浮子流量計(jì)，如溫度、壓力不能勝任則選用就地指示金屬管浮子流量計(jì)。玻璃管浮子流量計(jì)應(yīng)選帶有透明防護(hù)罩，一旦玻璃錐管破裂，可擋住流體正向散濺，以作緊急處理。用于氣體時(shí)應(yīng)選用導(dǎo)桿或帶棱筋導(dǎo)向的儀表，以避免操作不慎浮子擊碎錐管。如需要遠(yuǎn)傳輸出信號(hào)作總量積算或流量控制，一般選用電信號(hào)輸出的金屬管浮子流量計(jì)。如環(huán)境氣氛有防爆要求而現(xiàn)場(chǎng)又有控制儀表用氣源，則優(yōu)先考慮氣遠(yuǎn)傳金屬浮子流量計(jì)，若選用電遠(yuǎn)傳儀表則必須是防爆型。
測(cè)量不透明液體時(shí)選擇金屬管浮子流量計(jì)較為普遍，但也可選擇帶棱筋錐形管的玻璃管浮子流量計(jì)，借助浮子最大直徑與棱筋接觸的痕跡，以判讀浮子的位置。
測(cè)量溫度高于環(huán)境溫度的高粘度液體和降溫易析出結(jié)晶或易凝固的液體，應(yīng)選用帶夾套的金屬管浮子流量計(jì)。
范圍
這里所謂實(shí)際使用狀態(tài)介質(zhì)密度，液體是指使用時(shí)的密度，氣體指使用狀態(tài)下的密度，或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度進(jìn)行使用壓力和溫度的修正。通常儀表刻度的流量范圍，液體是常溫水標(biāo)定值，氣體是空氣標(biāo)定換算到工程標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20℃，0.10133MPa）的值。將實(shí)際使用密度按式（4）或式（5）換算后再選擇合適的流量范圍和口徑，但必須是使用介質(zhì)粘度與標(biāo)定介質(zhì)粘度相接近，亦即認(rèn)為α不變的前提下使用。
液體
（4）式中　Q水－待選定用水實(shí)流標(biāo)定儀表的最大流量，L/h；
Q－被測(cè)液體的最大流量，L/h；
ρf－浮子密度，g/cm3，對(duì)于空心的浮子ρf=Gf/V，Gf為浮子質(zhì)量（g），V為浮子體積，cm3；
ρ，ρ水－被測(cè)液體和水的密度，g/cm3。
氣體
（5）式中　Q空－待選定用空氣實(shí)流標(biāo)定儀表的最大流量，m3/h；
Q－被測(cè)氣體的最大流量，m3/h；
ρ－被測(cè)氣體的密度，kg/m3；
P－被測(cè)氣體使用狀態(tài)下絕對(duì)壓力，MPa；
T－被測(cè)氣體使用狀態(tài)下熱力學(xué)溫度，K。
影響
浮子形狀不屬于使用者選擇的范疇，制造廠(chǎng)是按儀表結(jié)構(gòu)和流量范圍選擇合適形狀而設(shè)計(jì)的，。但是使用者應(yīng)了解所使用浮子的特點(diǎn)和流量示值受流體粘度影響的程度。
流量基本方程式（1）未包含流體粘度參數(shù)，但流量系數(shù)α在環(huán)形通道雷諾數(shù)Re（環(huán)）低于某值時(shí)不是常數(shù)而隨Re（環(huán)）而變，而Re（環(huán)）與流體粘度成反比。圖5所示是三種形狀浮子Re（環(huán)）-α的關(guān)系曲線(xiàn)。Re（環(huán)）取決于流體粘度、浮子最大直徑和其所在位置錐管內(nèi)直徑比、環(huán)形通道中的流速，對(duì)于設(shè)計(jì)已定在運(yùn)行中的儀表，影響Re（環(huán)）的因素是流體粘度。不隨Re（環(huán)）而變的α值，A型浮子為0.96，B型為0.76，C型為0.61。此外，還有常用的球形浮子，α約為0.99。流量系數(shù)因浮子形狀而有較大差異。A型、B型和C型三種浮子α為常數(shù)的下限Re（環(huán)）分別約為6000，300和40。
對(duì)設(shè)計(jì)已定某乙口徑和流量范圍的儀表，亦即有一個(gè)粘度上限值，小于粘度上限值流量示值將不受流體粘度 [4] 影響，選用時(shí)要考慮流體粘度是否超過(guò)上限值。有些型號(hào)浮子流量計(jì)同一口徑不同流量范圍的浮子形狀是相同（重量不同，粘度上限值相近）；而還有一些型號(hào)則浮子形狀不同，就有不同粘度上限值。
分度
直讀型儀表的流量示值分度有Dt/d比分度、百分比分度、直接流量分度和毫米分度四種。Dt/d比分度是以浮子直徑d與相應(yīng)錐管內(nèi)徑Dt的比值表示，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品甚少采用；百分率分度是以滿(mǎn)度流量作為100%，其優(yōu)點(diǎn)是流體物性或工況變化，流量讀書(shū)轉(zhuǎn)換方便；直接流量分度是以指定流體的工況條件或以標(biāo)定條件（通常液體為水、氣體為空氣）的流量分度，優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)，但若使用條件和指定條件不一致須換算時(shí)，反而不及百分率分度方便。毫米分度是讀取浮子高度后查所附曲線(xiàn)或數(shù)據(jù)表，求的流量，通常應(yīng)用于操作時(shí)只要知道浮子達(dá)到預(yù)定位置，毋需知道確切流量的場(chǎng)所。有些型號(hào)儀表同時(shí)設(shè)有毫米分度和直接流量分度兩種標(biāo)尺。
浮子流量計(jì)為低中等精確度儀表。通用型玻璃浮子流量計(jì)的基本誤差，口徑小于6mm為2.5%-5%FS，10-15mm為2.5%FS，25mm以上為1-%-2.5%FS；金屬管浮子流量計(jì)就地指示型為1%-2.5%FS，遠(yuǎn)傳型為1%-4%FS。耐腐型儀表的精確度還要低些。有些特殊結(jié)構(gòu)儀表，例如表尺長(zhǎng)度只有2-3倍浮子直徑的短型玻璃管浮子流量計(jì)和高壓型吹流型金屬管浮子流量計(jì)精確度低至5-10級(jí)。
玻璃管浮子流量計(jì)范圍度大部分為10：1，短管型儀表口徑100mm則為5：1；金屬管浮子流量計(jì)為（5：1）-（10：1）。
損失
被測(cè)流體的工作壓力和溫度應(yīng)低于儀表的額定值。流體溫度較高時(shí)，有些制造廠(chǎng)要降低額定壓力，通常樣本和使用說(shuō)明書(shū)均作說(shuō)明。用于較高壓力的氣體和溫度超過(guò)沸點(diǎn)的高壓液體，不應(yīng)選用玻璃管浮子流量計(jì)，應(yīng)選用金屬浮子流量計(jì)。
玻璃管浮子流量計(jì)的壓力損失 [5] 較小，小口徑為0.2-2KPa，10-100mm為2-8KPa；金屬管浮子流量計(jì)則稍高些，一般為2-8KPa，較高者為18-25KPa。壓力損失應(yīng)在樣本和使用說(shuō)明書(shū)列出，但往往闕如。
流體的最低工作壓力應(yīng)高于壓力損失若干倍，用于氣體時(shí)壓力過(guò)低容易產(chǎn)生浮子跳動(dòng)。有些型號(hào)儀表的使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定流體壓力最低值，有些建議液體的最低工作壓力應(yīng)大于2倍壓力損失，氣體則為5倍。

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